DE102014227013A1

DE102014227013A1 - Method and device for optimizing the conicity of a mold in a continuous slab caster

Info

Publication number: DE102014227013A1
Application number: DE102014227013.8A
Authority: DE
Inventors: Dirk Lieftucht; Felix Max Fanghänel
Original assignee: SMS Group GmbH
Current assignee: SMS Group GmbH
Priority date: 2014-09-18
Filing date: 2014-12-29
Publication date: 2016-03-24

Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur Einstellung einer oder mehrerer konisch zulaufenden Kokillenwände (22) einer Kokille (20) in einer Brammenstranggießanlage, wobei das Verfahren aufweist: Messen einer oder mehrerer Längsverteilungen der Temperatur und/oder Wärmestromdichte in einer oder mehreren Kokillenwänden (21, 22), vorzugsweise entlang der Gießrichtung; Ermitteln des Anlageverhaltens des Strangs (10) entlang einer oder mehrerer Kokillenwände (21, 22) aus den gemessenen Längsverteilungen; Verfahren einer oder mehrerer Kokillenwände (22) unter Berücksichtigung des ermittelten Anlageverhaltens zur Verstellung der Konizität der Kokille (20).Method and apparatus for adjusting one or more tapered mold walls (22) of a mold (20) in a slab caster, the method comprising: measuring one or more longitudinal distributions of temperature and / or heat flux in one or more mold walls (21, 22); preferably along the casting direction; Determining the investment behavior of the strand (10) along one or more mold walls (21, 22) from the measured longitudinal distributions; Method of one or more mold walls (22) taking into account the determined investment behavior for adjusting the taper of the mold (20).

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Einstellung einer oder mehrerer konisch zulaufender Kokillenwände einer Kokille in einer Brammenstranggießanlage.The invention relates to a method and a device for adjusting one or more tapered mold walls of a mold in a continuous slab caster.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Bekannt ist, beim Stranggießen von Metallen in einer Brammenstranggießanlage die Brammenbreite mit verstellbaren Schmalseiten der Kokille einzustellen. Als Kokille wird die endseitig offene, im Querschnitt senkrecht zur Gießrichtung rechteckige Gießform bezeichnet. Während des Abkühlens des flüssigen Metalls in der Kokille tritt ein Volumenverlust auf, weshalb die Kokille in Gießrichtung konisch zulaufend vorgesehen ist. Andernfalls würde der Strang im unteren Bereich der Kokille nicht mehr geführt werden, und dann wäre keine kontrollierte Wärmeabfuhr über die üblicherweise wassergekühlten Kokillenwände möglich. Die Konizität der Kokille in Gießrichtung wird über die Neigung der Kokillenwände auf der Schmalseite geregelt.It is known to adjust the slab width with adjustable narrow sides of the mold during the continuous casting of metals in a continuous slab caster. As mold, the open end, rectangular in cross section to the casting direction rectangular mold is called. During the cooling of the liquid metal in the mold, a volume loss occurs, which is why the mold is provided in the casting direction tapered. Otherwise, the strand would no longer be guided in the lower region of the mold, and then no controlled heat removal would be possible over the usually water-cooled mold walls. The conicity of the mold in the casting direction is controlled by the inclination of the mold walls on the narrow side.

Eine zu geringe oder zu starke Konizität kann zu verschiedenen Fehlbildungen am Strang führen. Beispielsweise können sich kantennahe Längsdepressionen, die sogenannten Regenrinnen, auf den Breitseiten der Bramme ausbilden. Derartige Längsdepressionen gehen aus der 1 hervor, in der das Bezugszeichen 10 eine Bramme bezeichnet und die Längsdepressionen auf den Breitseiten 11 der Bramme 10 mit dem Bezugszeichen 14 bezeichnet sind. Die Schmalseiten der Bramme 10 sind mit dem Bezugszeichen 12 bezeichnet.Too little or too much conicity can lead to different malformations on the strand. For example, edge-near longitudinal depressions, the so-called gutters, can form on the broad sides of the slab. Such longitudinal depressions go out of the 1 in which the reference numeral 10 a slab and the longitudinal depressions on the broad sides 11 the slab 10 with the reference number 14 are designated. The narrow sides of the slab 10 are denoted by the reference numeral 12 designated.

Allgemein gesprochen lassen sich drei Zustände der Konizität der Kokille 20 unterscheiden, die mit Bezug auf die 2a bis 2d erläutert werden sollen. Die 2a und 2c zeigen jeweils ein Viertel des Querschnitts einer Kokille 20 mit darin befindlichem Strang 10. Der Querschnitt ist senkrecht zur Gießrichtung genommen. Die 2b und 2d zeigen jeweils ein Viertel des Querschnitts einer sich anschließenden Strangführung 30 mit darin befindlichem Strang 10. Der Querschnitt ist ebenfalls senkrecht zur Gießrichtung genommen. Der Strang 10 weist einen heißen, flüssigen Kern 15 und eine diesen umgebende Strangschale 13 auf, die aufgrund der raschen Wärmeabfuhr durch die Kokillenwände 21 und 22 bereits teilweise oder vollständig ausgehärtet ist. Die Bezeichnungen "Strang" und "Bramme" werden im vorliegenden Text synonym verwendet.Generally speaking, three states of the conicity of the mold can be 20 differ with respect to the 2a to 2d should be explained. The 2a and 2c each show a quarter of the cross section of a mold 20 with strand therein 10 , The cross section is taken perpendicular to the casting direction. The 2 B and 2d each show a quarter of the cross section of a subsequent strand guide 30 with strand therein 10 , The cross section is also taken perpendicular to the casting direction. The strand 10 has a hot, liquid core 15 and a strand shell surrounding it 13 due to the rapid heat dissipation through the mold walls 21 and 22 already partially or fully cured. The terms "strand" and "slab" are used interchangeably herein.

Bei einer zu geringen Konizität ist die Anstellung bzw. Neigung der Schmalseiten 22 der Kokille 20 zu gering, wodurch eine Lücke zwischen der Strangschale 13 und der Schmalseite 22 der Kokille 20 entsteht. Typische Defekte dieser Fehljustierung sind a) eine reduzierte Strangschalenausbildung aufgrund einer zu geringen Wärmeabfuhr über die Kokillenwände 21 und 22, was zu Strangdurchbrüchen führen kann, und b) Ausbeulen des Strangs 10 unterhalb der Kokille 20, was zu Qualitätsproblemen, wie beispielsweise den oben genannten Regenrinnen aber auch zu Längsrissen unterhalb der Strangoberfläche führen kann. Die 2a zeigt einen typischen Fehler bei zu geringer Konizität einer Kokille 20, mit ihren Breitseiten 21 und Schmalseiten 22. Der Fehler setzt sich dann in der Strangführung 30 fort, wie es aus der 2b hervorgeht. Die Ursache für die Fehlbildung am Strang 10 bei zu geringer Konizität liegt darin, dass die Strangschale 13 aufgrund des ferrostatischen Drucks gegen die Schmalseiten 22 der Kokille 20 gedrückt wird. Bedingt durch die zweidimensionale Wärmeableitung im Kantenbereich ist die Kante des Strangs 10 überkühlt und verweilt in rechteckiger Form. Durch die Kombination aus überkühlter Kante und ferrostatischen Drucks bildet sich eine Beule auf der Schmalseite 12 des Strangs 10. Auf der Breitseite 11 des Strangs 10 kommt es zum Kontaktverlust, somit zu einem Fehler des Anlageverhaltens des Strangs 10. Im weiteren Verlauf durch die Strangführung 30 egalisieret sich zwar die kantennahe Längsdepression 14 im Kantenbereich der Breitseite 11 weitestgehend, allerdings verbreitert sich der Strang 10, und eine konvexe Form der Schmalseite 12 ist zu erkennen.If the conicity is too small, the adjustment or inclination of the narrow sides is 22 the mold 20 too small, creating a gap between the strand shell 13 and the narrow side 22 the mold 20 arises. Typical defects of this misalignment are a) a reduced strand shell formation due to a low heat dissipation through the mold walls 21 and 22 , which can lead to strand breakthroughs, and b) bulging of the strand 10 below the mold 20 , which can lead to quality problems, such as the above gutters but also to longitudinal cracks below the strand surface. The 2a shows a typical error with too little conicity of a mold 20 , with their broadsides 21 and narrow sides 22 , The error is then in the strand management 30 as it is from the 2 B evident. The cause of the malformation on the strand 10 if the taper is too low, the strand shell is too small 13 due to the ferrostatic pressure against the narrow sides 22 the mold 20 is pressed. Due to the two-dimensional heat dissipation in the edge area is the edge of the strand 10 overcooled and lingers in a rectangular shape. The combination of overcooled edge and ferrostatic pressure creates a bulge on the narrow side 12 of the strand 10 , On the broadside 11 of the strand 10 it comes to loss of contact, thus a failure of the investment behavior of the strand 10 , In the further course by the strand leadership 30 Although the edge near longitudinal depression is equalized 14 in the edge area of the broadside 11 as far as possible, but the strand widens 10 , and a convex shape of the narrow side 12 can be seen.

Bei einer zu starken Konizität ist die Anstellung der Schmalseiten 22 der Kokille 20 zu groß, wodurch der Strang 10 beim Durchtritt durch die Kokille 20 gequetscht wird. Typische Defekte einer solchen Fehljustierung sind c) eine verstärkte Abnutzung der Kokillenoberfläche, d) eine Erhöhung der Reibung zwischen Kokille 20 und Strang 10, was zu Querrissen im Strangmaterial führen kann, und e) ein Aufbäumen der Strangschale 13 auf der Breitseite 11, womit kantennahe Längsdepressionen 14 und verwandte Probleme verbunden sind. Die 2c und 2d entsprechen den 2a und 2b und zeigen einen typischen Fehler für den Fall zu starker Konizität. Es drücken die Schmalseiten 22 der Kokille 20 zu stark auf den Strang 10, was zu einem kantenfernen Aufbäumen oder Faltenwurf der Strangschale 13 führt. Nach Verlassen der Kokille 20 und dem Wegfall der Stützung durch die Schmalseiten 22 weicht der Strang 10 aufgrund des ferrostatischen Drucks nach außen aus, wie es aus der 2d hervorgeht. Da auch hier der Winkel der Brammenkanten dem der Kokille 20 entspricht, ergibt sich eine konkave Form der Schmalseiten 12 der Bramme 10.Too much conicity is the employment of the narrow sides 22 the mold 20 too big, causing the strand 10 when passing through the mold 20 is squeezed. Typical defects of such a misalignment are c) increased wear of the mold surface, d) an increase of friction between mold 20 and strand 10 , which can lead to transverse cracks in the strand material, and e) a rearing of the strand shell 13 on the broadside 11 , with edge-near longitudinal depressions 14 and related problems are associated. The 2c and 2d correspond to the 2a and 2 B and show a typical error in the case of excessive conicity. It press the narrow sides 22 the mold 20 too strong on the strand 10 , leading to a far-end rearing or draping the strand shell 13 leads. After leaving the mold 20 and the elimination of the support through the narrow sides 22 gives way to the strand 10 due to ferrostatic pressure outward, as it is out of the 2d evident. Here too, the angle of the slab edges is that of the mold 20 corresponds, results in a concave shape of the narrow sides 12 the slab 10 ,

Bei einer optimalen Konizität entspricht die Anstellung der Schmalseiten 22 der Kokille 20 genau der Schrumpfung der Schmelze bzw. des Stahls. Dieser Zustand ist erstrebenswert, um die oben beschriebenen Defekte und Fehlbildungen zu vermeiden.With optimal conicity, the employment corresponds to the narrow sides 22 the mold 20 exactly the shrinkage of the melt or the steel. This condition is desirable in order to avoid the defects and malformations described above.

Der Sollwert der Schmalseitenkonizität kann beispielsweise über numerische Simulationen bezüglich der Gießbreite, Gießgeschwindigkeit und Stahlsorte ermittelt werden. Über hieraus erzeugte Tabellen wird dann die Schmalseitenkonizität der Kokille eingestellt.The nominal value of the narrow-side conicity can be determined, for example, by numerical simulations with regard to the casting width, casting speed and steel grade. About tables generated from this then the narrow side conicity of the mold is set.

Weiterhin sind Lösungen zur Optimierung der Schmalseitenkonizität während des Gießvorgangs auf Grundlage der integralen Wärmeströme aus den Kühlwassertemperaturen der Kokille bekannt. Diesbezüglich sei beispielhaft auf die
EP 0 515 010 B1 Bezug genommen. Nachteilig an einer solchen Lösung ist, dass über die Kühlwassertemperatur keine lokalen Informationen bezüglich des Anlageverhaltens des Strangs ermittelt werden können.Furthermore, solutions for optimizing narrow-side conicity during the casting process are known based on the integral heat flows from the cooling water temperatures of the mold. In this regard, be exemplary of the
EP 0 515 010 B1 Referenced. A disadvantage of such a solution is that on the cooling water temperature no local information regarding the investment behavior of the strand can be determined.

Weiterhin sind Ansätze bekannt, das Anlageverhalten des Strangs an die Schmalseiten der Kokille zu verbessern, indem die Schmalseiten eine spezielle Profilierung aufweisen oder mit sogenannten Mehrfachtapern oder Polytapern versehen werden. Die DE 10 2012 207 786 A1 beschreibt eine Kokille spezieller Profilierung. Der Nachteil solcher Lösungen besteht in einer fehlenden Flexibilität und in eingeschränkten Einsatzmöglichkeiten, da die Schmalseitengeometrie für eine spezielle Kombination aus Gießgeschwindigkeit, Gießbreite und Stahlsorte auszulegen ist. Ferner ist die Anschaffung einer solchen Spezialhardware erforderlich und somit kostspielig.Furthermore, approaches are known to improve the investment behavior of the strand to the narrow sides of the mold by the narrow sides have a special profiling or are provided with so-called Mehrfachtapern or Polytapern. The DE 10 2012 207 786 A1 describes a mold of special profiling. The disadvantage of such solutions is a lack of flexibility and in limited applications, since the narrow side geometry is designed for a special combination of casting speed, casting width and steel grade. Furthermore, the purchase of such special hardware is required and thus expensive.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Justierung bzw. Einstellung der Konizität einer oder mehrerer Kokillenwände einer Kokille in einer Brammenstranggießanlage anzugeben, mit denen sich die Qualität der Brammen verbessern und Fehler beim Gießen zuverlässiger vermeiden lassen.An object of the invention is to provide a method and a device for adjusting or adjusting the taper of one or more mold walls of a mold in a continuous slab caster, with which improve the quality of the slabs and avoid errors during casting reliable.

Die Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen folgen aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Darstellung der Erfindung sowie der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.The object is achieved by a method having the features of claim 1 and a device having the features of claim 7. Advantageous developments follow from the subclaims, the following description of the invention and the description of preferred embodiments.

Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft die Justierung bzw. Einstellung einer oder mehrerer Wände einer Kokille in einer Anlage zum Stranggießen von Metallen, konkret in einer Brammenstranggießanlage. Die Justierung kann während des Gießprozesses vorgenommen werden, wodurch die Konizität der Kokille augenblicklich an die aktuell herrschenden Prozessbedingungen angepasst werden kann, sodass stets die optimale Konizität vorliegt. Alternativ findet die Justierung vor dem Gießprozess statt und verbleibt während des Gießens konstant.The inventive method relates to the adjustment or adjustment of one or more walls of a mold in a plant for the continuous casting of metals, specifically in a continuous slab caster. The adjustment can be made during the casting process, whereby the conicity of the mold can be adapted instantly to the currently prevailing process conditions, so that there is always the optimum conicity. Alternatively, the adjustment takes place before the casting process and remains constant during casting.

Gemäß dem Verfahren findet eine Messung einer oder mehrerer Längsverteilungen der Temperatur und/oder Wärmestromdichte in einer oder mehreren Kokillenwänden im Wesentlichen entlang der Gießrichtung statt. Die Messung kann, wie bereits angedeutet, während des Gießens erfolgen, beispielsweise gemäß einem Schema zum kontinuierlichen Überwachen des Prozesses. Mit "Längsverteilung" ist ein zumindest eindimensionales Feld aus mehreren Messwerten gemeint. Die Bezeichnung "längs" wurde hierbei gewählt, um deutlich zu machen, dass die Verteilung der Temperatur und/oder Wärmestromdichte entlang der Kokille, d.h. abzüglich der Konizität entlang der Gießrichtung, genommen wird. Eine Verteilung in dieser Richtung ist obligatorisch, schließt aber eine Verteilung bzw. Messpunkte entlang einer oder mehrerer anderer Richtungen nicht aus. Im Gegenteil, eine zweidimensionale Verteilung, etwa ein zweidimensionales Messfeld der Temperatur und/oder Wärmestromdichte, insbesondere der Schmalseiten der Kokille, ist sogar bevorzugt, wie es weiter unten genauer ausgeführt wird.According to the method, a measurement of one or more longitudinal distributions of the temperature and / or heat flow density takes place in one or more mold walls substantially along the casting direction. The measurement can, as already indicated, take place during casting, for example according to a scheme for continuous monitoring of the process. By "longitudinal distribution" is meant an at least one-dimensional field of several measured values. The term "longitudinal" has been chosen to emphasize that the distribution of temperature and / or heat flux along the mold, i. minus the taper along the casting direction. A distribution in this direction is mandatory, but does not exclude a distribution or measurement points along one or more other directions. On the contrary, a two-dimensional distribution, for example a two-dimensional measuring field of the temperature and / or heat flow density, in particular of the narrow sides of the mold, is even preferred, as will be explained in more detail below.

Anhand der gemessenen Längsverteilung, also anhand des wenigstens eindimensionalen Messfelds, lässt sich das Anlageverhalten des Strangs an die Wände der Kokille ermitteln. Insbesondere lassen sich die Position und die Ausprägung eines etwaigen Anlagefehlers ermitteln, etwa wenn die Temperatur oder Wärmestromdichte lokale, unerwartete Abweichungen aufweist. Eine lokale Temperaturverringerung oder eine lokale Verminderung der durch die betreffende Stelle der Kokille abgeführten Temperatur tritt beispielsweise dann auf, wenn ein Luftspalt zwischen dem Strang und der Kokille vorliegt. All die lokalen Kontaktzustände zwischen Strang und Kokille werden insgesamt unter den Begriff des "Anlageverhaltens" gefasst. Die Ermittlung des Anlageverhaltens erfolgt vorzugsweise automatisch und rechnergestützt. On the basis of the measured longitudinal distribution, ie on the basis of the at least one dimensional measuring field, the system behavior of the strand on the walls of the mold can be determined. In particular, the position and the extent of a possible investment error can be determined, for example if the temperature or heat flow density has local, unexpected deviations. A local temperature reduction or a local reduction of the temperature removed by the relevant location of the mold occurs, for example when there is an air gap between the strand and the mold. All the local contact states between strand and mold are taken together under the term "investment behavior". The determination of the investment behavior is preferably carried out automatically and computer-aided.

Das ermittelte Anlageverhalten bestimmt die anzustrebende Konizität der Kokille. Somit werden bei einer Abweichung von der optimalen Konizität, also jener Konizität, bei der kein Quetschen des Strangs stattfindet und kein Luftspalt zwischen Strang und Kokille auftritt, eine oder mehrere Wände der Kokille verfahren bzw. verstellt, um das Anlageverhalten zu optimieren.The determined investment behavior determines the aspired taper of the mold. Thus, in a deviation from the optimum conicity, so that conicity in which no pinching of the strand takes place and no air gap between strand and mold occurs, moved or adjusted one or more walls of the mold to optimize the investment behavior.

Auf diese Weise findet eine hochpräzise Steuerung der Konizität der Kokille statt, wodurch sich Brammendefekte, wie beispielsweise Risse im Material, Längsdepressionen oder andere Verformungen der Strangschale zuverlässig vermeiden lassen. Ferner kann das Verfahren auf kleinste Änderungen der Prozessbedingungen sofort reagieren, wodurch der Gießprozess auch bei einer etwaigen Nachjustierung unterbrechungsfrei fortgeführt werden kann.In this way, a high-precision control of the conicity of the mold takes place, which can reliably avoid slab defects, such as cracks in the material, longitudinal depressions or other deformations of the strand shell. Furthermore, the method can react immediately to the slightest changes in the process conditions, as a result of which the casting process can be continued without interruption even in the event of a readjustment.

Besonders bevorzugt erfolgt die Messung der Längsverteilung der Temperatur und/oder der Wärmestromdichte mittels eines oder mehrerer Lichtwellenleiter, denn in diesem Fall lässt sich die gewünschte Feldmessung mit vielen Messpunkten bei einem vertretbaren technischen Aufwand realisieren. Das hier dargestellt Verfahren kann umso präziser ausgeführt werden, je mehr Messpunkte zur Verfügung stehen. Aus diesem Grund eigenen sich Lichtwellenleiter, insbesondere solche mit jeweils mehreren Faser-Bragg-Sensoren, hervorragend. Die sogenannten Faser-Bragg-Gitter erlauben die Nutzung der Methode des "Wavelength Division Multiplexing." Dadurch lassen sich viele Sensoren mit unterschiedlichen Bragg-Wellenlängen entlang und in einer Faser realisieren. Ein Array aus mehreren duzend bis hundert Sensoren ist auf diese Weise realisierbar, ohne die Kokillenwände etwa mit vielen einzelnen punktförmigen Sensorelementen bestücken zu müssen, was technisch sehr aufwendig wäre, die Struktur der Kokille möglicherweise über Gebühr schwächen und außerdem aufgrund fertigungsbedingter Abweichungen der Eindringtiefen der einzelnen Sensoren zu Ungenauigkeiten bei der Messung führen würde. Insofern sind Lichtwellenleiter mit integriertem Faser-Bragg-Gitter ausgesprochen gut geeignet.Particularly preferred is the measurement of the longitudinal distribution of the temperature and / or the heat flux density by means of one or more optical waveguides, because in this case, the desired field measurement can be implemented with many measuring points at a reasonable technical effort. The method presented here can be executed more precisely the more measuring points are available. For this reason, optical fibers, in particular those having a plurality of fiber Bragg sensors, are outstandingly suitable. The so-called fiber Bragg gratings allow the use of the method of "Wavelength Division Multiplexing." As a result, many sensors with different Bragg wavelengths along and in a fiber can be realized. An array of several dozend to one hundred sensors can be realized in this way, without having to equip the mold walls with many individual point-shaped sensor elements, which would be technically very complicated, possibly weaken the structure of the mold excess and also due to production-related deviations of the penetration depths of the individual Sensors would lead to inaccuracies in the measurement. In this respect, optical fibers with integrated fiber Bragg gratings are extremely well suited.

Üblicherweise weist die Kokille eine Schmalseite und eine Breitseite, somit zwei Wände der Schmalseite und zwei Wände der Breitseite auf. Ein oder beide Wände der Schmalseite sind vorzugsweise verstellbar vorgesehen. Die Verfahrbarkeit kann technisch beispielsweise hydraulisch oder elektromotorisch umgesetzt werden. Konkret werden gemäß einem beispielhaften Vorgang der Verstellung der Konizität die Wände der Breitseite zunächst mechanisch, hydraulisch oder per Federkraft, entspannt, um die Verstellung der Schmalseiten zu ermöglichen. Anschließend werden in diesem Ausführungsbeispiel die Wände der Schmalseite verstellt und die Wände der Breitseite wieder auf die ursprüngliche Klemmkraft eingestellt. Die Verstellung ist vorzugsweise während des Gießbetriebs durchführbar.Usually, the mold has a narrow side and a broad side, thus two walls of the narrow side and two walls of the broad side. One or both walls of the narrow side are preferably provided adjustable. The mobility can be technically implemented, for example hydraulically or by electric motor. Specifically, according to an exemplary process of adjusting the conicity, the walls of the broad side are first mechanically, hydraulically or by spring force, relaxed to allow the adjustment of the narrow sides. Subsequently, the walls of the narrow side are adjusted in this embodiment, and the walls of the broadside adjusted back to the original clamping force. The adjustment is preferably carried out during the casting operation.

Die Messung der Längsverteilung der Temperatur und/oder der Wärmestromdichte erfolgt vorzugsweise entlang einer oder beider Wände der Schmalseite. Hierbei können mehrere Längsverteilungen in der Ebene der betreffenden Kokillenwand und senkrecht zur Gießrichtung gemessen werden. Dies entspräche dann einer möglichen Ausprägung des oben angesprochenen zweidimensionalen Messfelds. Vorzugsweise werden zentrale und kantennahe Längsverteilungen, beispielsweise eine zentrale und zwei kantennahe Längsverteilungen, gemessen, wobei bei der Ermittlung des Anlageverhaltens die Temperaturen und/oder Wärmestromdichten der kantennahen Längsverteilungen mit denen der zentralen Längsverteilung ins Verhältnis gesetzt werden. Mit "Verhältnis" ist hierbei insbesondere der Quotient aus Termen der Temperaturen und/oder Wärmstromdichten der kantennahen Längsverteilungen und Termen jener der zentralen Längsverteilung gemeint. Dieses besondere Ausführungsbeispiel der Erfindung liefert einen sehr guten Kompromiss aus dem technischen Aufwand zur Erstellung des Messfelds und der gewünschten Präzision bei der Herstellung der optimalen Konnektivität.The measurement of the longitudinal distribution of the temperature and / or the heat flow density preferably takes place along one or both walls of the narrow side. In this case, a plurality of longitudinal distributions in the plane of the respective mold wall and perpendicular to the casting direction can be measured. This would then correspond to a possible expression of the above-mentioned two-dimensional measuring field. Preferably, central and edge-near longitudinal distributions, for example a central and two edge-near longitudinal distributions, are measured, the temperatures and / or heat flux densities of the longitudinal edges close to the edges being compared with those of the central longitudinal distribution when determining the investment behavior. By "ratio" is meant in particular the quotient of terms of the temperatures and / or heat flow densities of the edge-near longitudinal distributions and terms of those of the central longitudinal distribution. This particular embodiment of the invention provides a very good compromise of the technical effort required to create the measurement field and the desired precision in making the optimal connectivity.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Realisierung erfolgt die Messung der Längsverteilung der Temperatur und/oder der Wärmestromdichte entlang wenigstens einer Schmalseite und wenigstens einer Breitseite, wobei noch bevorzugter mehrere Längsverteilungen in der Ebene der betreffenden Kokillenwand, also der wenigstens einen Breitseite und der wenigstens einen Schmalseite, und senkrecht zur Gießrichtung gemessen werden. Auf diese Weise lässt sich das Anlageverhalten besonders genau auch in den Eckbereichen der Kokille, also im Schnittbereich zwischen Breit- und Schmalseite, bestimmen. Die Eckbereiche entsprechen den besonders defektanfälligen Kantenabschnitten des Strangs. Aus diesem Grund sind kantennahe Sensoren vorzugsweise an der Schmalseite und/oder der Breitseite vorgesehen.According to a further preferred realization, the measurement of the longitudinal distribution of the temperature and / or the heat flux along at least one narrow side and at least one broad side, wherein more preferably a plurality of longitudinal distributions in the plane of the respective mold wall, ie the at least one broad side and the at least one narrow side, and measured perpendicular to the casting direction. In this way, the investment behavior can be determined particularly accurately in the corner regions of the mold, ie in the intersection between broad and narrow side. The corner areas correspond to the particularly susceptible edge portions of the strand. For this reason, near-edge sensors are preferably provided on the narrow side and / or the broad side.

In der Terminologie der Vorrichtung sind gemäß der Erfindung ein Verstellmechanismus zum Justieren bzw. Einstellen einer oder mehrerer Kokillenwände der Kokille und eine Berechnungs-/Steuereinheit vorgesehen. Eine oder mehrere der Kokillenwände weisen jeweils eine oder mehrere Sensoreinheiten zur Messung einer oder mehrerer Längsverteilungen der Temperatur und/oder Wärmestromdichte entlang der Gießrichtung auf. Insofern sind die Sensoreinheiten linear bzw. länglich ausgeprägte Sensoreinheiten, die sich vorzugsweise in Längsrichtung der Kokille erstrecken. Als Sensoreinheiten kommen die oben dargelegten Lichtwellenleiter mit Faser-Bragg-Sensoren in Frage. Diese können direkt in die entsprechenden Kokillenwände eingebettet werden. Die Sensoreinheiten sind mit der Berechnungs-/Steuereinheit verbunden und liefern ihre Messwerte an diese. Somit liegt der Berechnungs-/Steuereinheit ein eindimensionales oder mehrdimensionales Temperaturfeld und/oder Wärmestromdichtenfeld vor, woraus diese das Anlageverhalten des Strangs an der Kokille berechnet. Die Berechnungs-/Steuereinheit ist ferner mit dem Verstellmechanismus verbunden und ausgelegt, diesen anzusteuern, sodass eine oder mehrere Wände der Kokille gemäß dem ermittelten Anlageverhalten eingestellt werden können. Die Messung, Ermittlung des Anlageverhaltens und/oder die Verstellung der Konizität der Kokille kann, wie bereits dargelegt, vorzugsweise während des Gießprozesses erfolgen. In the terminology of the device according to the invention, an adjusting mechanism for adjusting or adjusting one or more mold walls of the mold and a calculation / control unit are provided. One or more of the mold walls each have one or more sensor units for measuring one or more longitudinal distributions of the temperature and / or heat flow density along the casting direction. In this respect, the sensor units are linear or elongated sensor units, which preferably extend in the longitudinal direction of the mold. Suitable sensor units are the optical waveguides set forth above with fiber Bragg sensors. These can be embedded directly into the corresponding mold walls. The sensor units are connected to the calculation / control unit and deliver their measured values to them. Thus, the calculation / control unit has a one-dimensional or multidimensional temperature field and / or heat flow density field, from which it calculates the investment behavior of the strand on the mold. The calculation / control unit is further connected to the adjustment mechanism and designed to control this, so that one or more walls of the mold can be adjusted according to the determined investment behavior. The measurement, determination of the investment behavior and / or the adjustment of the conicity of the mold can, as already explained, preferably take place during the casting process.

Die mit Bezug auf das Verfahren dargelegten technischen Aspekte, Wirkungen und Vorteile gelten analog für die Vorrichtung. The technical aspects, effects and advantages set out with respect to the method apply analogously to the device.

Wenngleich die vorliegende Erfindung im technischen Umfeld von Brammenstranggießanlagen zum Einsatz kommt, kann die Erfindung ggf. auch in anderen Bereichen umgesetzt werden. Darüber hinaus sind weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele ersichtlich. Die dort beschriebenen Merkmale können alleinstehend oder in Kombination mit einem oder mehreren der oben erwähnten Merkmale umgesetzt werden, insofern sich die Merkmale nicht widersprechen. Die folgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele erfolgt dabei unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen.Although the present invention is used in the technical environment of continuous slab casters, the invention can be implemented in other areas if necessary. In addition, other advantages and features of the present invention will become apparent from the following description of preferred embodiments. The features described therein may be implemented alone or in combination with one or more of the features mentioned above insofar as the features are not contradictory. The following description of preferred embodiments is made with reference to the accompanying drawings.

Kurze Beschreibung der FigurenBrief description of the figures

1 ist eine perspektivische, schematische Ansicht einer Bramme mit Längsdepressionen im Kantenbereich der Breitseiten. 1 is a perspective, schematic view of a slab with longitudinal depressions in the edge region of the broad sides.

2a bis 2d zeigen typische Strangfehler bei zu geringer und zu starker Konizität der Kokille. 2a to 2d show typical strand defects in too low and too strong conicity of the mold.

3 ist eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Verwendung in einer Brammenstranggießanlage, mit einer Kokille, einem Verstellmechanismus zum Justieren einer oder mehrerer Kokillenwände und einer Berechnungs-/Steuereinheit. 3 is a schematic view of an apparatus for use in a slab caster, with a mold, an adjustment mechanism for adjusting one or more mold walls and a calculation / control unit.

4a und 4b zeigen jeweils eine Realisierung für eine Kokillenwand der Schmalseite mit integrierten Lichtwellenleitern mit Faser-Bragg-Sensoren. 4a and 4b each show a realization for a mold wall of the narrow side with integrated optical waveguides with fiber Bragg sensors.

5a und 5b sind Ansichten zur Erläuterung der Korrektur der Kokillen-Konizität. 5a and 5b are views for explaining the correction of mold taper.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter AusführungsbeispieleDetailed description of preferred embodiments

Im Folgenden werden beispielhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung im Detail mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Es sei darauf hingewiesen, dass die hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele nicht dazu beabsichtigt sind, die Erfindung zu beschränken, sondern der Erläuterung der Erfindung dienen, wobei die dargelegten Merkmale oder Merkmalskombinationen der Ausführungsbeispiele nicht immer essentiell für die Erfindung sein müssen.Hereinafter, exemplary embodiments of the invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be understood that the embodiments described herein are not intended to limit the invention but to serve to explain the invention, and the features or combinations of features of the embodiments may not always be essential to the invention.

Es soll die Entstehung von kantenahen Längsdepressionen, den sogenannten Regenrinnen, wie sie beispielsweise in der 1 gezeigt und dort mit dem Bezugszeichen 14 bezeichnet sind, auf den Breitseiten 11 von Dickbrammen 10 aufgrund von zu geringer oder zu großer Schmalseitenkonizität vermieden werden. Hierzu wird ein schlechtes Anlageverhalten des Strangs an die Kokille rechnergestützt erkannt und anschließend durch automatisierte Korrektur der Konizität behoben. Zu diesem Zweck wird eine auf Lichtwellenleitern basierende Temperatur- und/oder Wärmestromdichtemessung von Abschnitten der Kokille herangezogen. It should be the emergence of edge near longitudinal depressions, the so-called gutters, as for example in the 1 shown and there by the reference numeral 14 are designated, on the broadsides 11 of thick slabs 10 be avoided due to too small or too large narrow side conicity. For this purpose, a poor investment behavior of the strand is detected on the mold computer-aided and then corrected by automated correction of the taper. For this purpose, based on optical waveguides temperature and / or heat flow density measurement of sections of the mold is used.

Die 3 zeigt schematisch eine Anordnung, mit einer Kokille 20, einem Verstellmechanismus 40 zum Justieren einer oder beider schmalseitigen Kokillenwände 22 und eine Berechnungs-/Steuereinheit 50.The 3 shows schematically an arrangement with a mold 20 , an adjustment mechanism 40 for adjusting one or both narrow-sided mold walls 22 and a calculation / control unit 50 ,

In dem Längsschnitt der Kokille 20 gemäß der 3 sind die beiden Wände 22 der Schmalseite gezeigt; die beiden Wände der Breitseite, hingegen, liegen in der Papierebene (bzw. parallel dazu) und sind nicht eingezeichnet. Die beiden Wände 22 sind in Gießrichtung (in der Perspektive der 3 von oben nach unten) konisch zulaufend ausgerichtet. Der Grad der Konizität wird im vorliegenden Beispiel über Hydraulikzylinder 41, die Teil des Verstellmechanismus 40 sind, eingestellt. Mit den Hydraulikzylindern 41 sind Stellungsgeber 42, ebenfalls Teil des Verstellmechanismus 40, verbunden, welche die Hydraulikzylinder 41, oder allgemeiner den Hydraulikkreis, ansteuern. Alternativ kann die Einstellung der Wände 22 elektromotorisch oder auch anders erfolgen. Wichtig ist, dass die Justierung mit hoher Genauigkeit und großer Zuverlässigkeit, auch unter den anspruchsvollen Prozessbedingungen beim Stranggießen, durchgeführt werden kann. In the longitudinal section of the mold 20 according to the 3 are the two walls 22 the narrow side shown; the two walls of the broadside, however, lie in the plane of the paper (or parallel to it) and are not shown. The two walls 22 are in the casting direction (in the perspective of 3 from top to bottom) tapered tapered. The degree of taper is in the present example via hydraulic cylinders 41 that are part of the adjustment mechanism 40 are, set. With the hydraulic cylinders 41 are positioners 42 , also part of the adjustment mechanism 40 connected to which the hydraulic cylinders 41 , or more generally the hydraulic circuit, drive. Alternatively, the setting of the walls 22 Electromotive or otherwise done. It is important that the adjustment can be performed with high accuracy and high reliability, even under the demanding process conditions of continuous casting.

Zwischen den beiden Wänden 22 der Schmalseite ist in der 3 ein Strang 10 eingezeichnet, der einen flüssigen Kern 15 und eine relativ dazu kältere, teilweise oder vollständig ausgehärtete Strangschale 13 aufweist. In Gießrichtung gesehen verbreitert sich die Strangschale 13 aufgrund einer zunehmenden Abkühlung, die durch Wärmeabgabe des Strang 10 an die wassergekühlten (hier nicht gezeigt, aber in den 5a und 5b sind Kühlkanäle 24 eingezeichnet) Kokillenwände 21, 22 erfolgt.Between the two walls 22 the narrow side is in the 3 a strand 10 marked, which has a liquid core 15 and a relatively colder, partially or fully cured strand shell 13 having. Seen in the casting direction widens the strand shell 13 due to increasing cooling caused by heat dissipation of the strand 10 to the water-cooled (not shown here, but in the 5a and 5b are cooling channels 24 drawn in) mold walls 21 . 22 he follows.

In den Kokillenwänden 22 der Schmalseite befinden sich Lichtwellenleiter als Sensoreinheiten 23 mit (nicht eingezeichneten) Faser-Bragg-Sensoren zur Messung lokaler Temperaturen und/oder Wärmestromdichten entlang der Erstreckungsrichtung des jeweiligen Lichtwellenleiters 23. Diese – die Erstreckungsrichtung der Lichtwellenleiter 23 – ist im Wesentlichen parallel zur Gießrichtung (unter Vernachlässigung der Konizität), d.h. die Lichtwellenleiter 23 verlaufen in der Ebene der betreffenden Kokillenwand 22, in Längsrichtung der Kokille 20. Deutlicher geht ihre Lage aus den 4a und 4b hervor, welche in perspektivischer Ansicht zwei verschiedene Ausführungsbeispiele von schmalseitigen Kokillenwänden 22 mit integrierten Lichtwellenleitern 23 als mögliche Sensoreinheiten zeigen. Wenngleich in den 4a und 4b ein Verlauf der Lichtwellenleiter 23 parallel zu den Längskanten der Wände 22 gezeigt ist, ist auch eine diagonale oder eine andere Ausrichtung nicht prinzipiell ausgeschlossen. Ferner können die Sensoreinheiten 23 auch einen gebogenen Verlauf nehmen, sofern ihre Messgenauigkeit dadurch nicht wesentlich beeinträchtigt wird. Insofern sind die Bezeichnungen "linear" oder "länglich" mit Bezug auf die Sensoreinheiten 23 nicht gleichbedeutend mit "geradlinig" zu verstehen; vielmehr ist eine eindimensionale Erstreckung gemeint. In den hier vorgestellten Ausführungsbeispielen sind die Lichtwellenleiter 23 in die entsprechenden Kokillenwände 22 eingebettet. Allerdings können diese ggf. auch auf der Kaltseite der Wände vorgesehen sein, sofern deren technische Ausgestaltung dort eine ausreichend lokalisierte Temperatur- oder Wärmestromdichtenmessung zulässt. Vorzugsweise erstrecken sich die Lichtwellenleiter 23 im Wesentlichen über die gesamte Höhe der entsprechenden Kokillenwand 22, d.h. im Wesentlichen vom Meniskus oder Gießspiegel bis zum Kokillenende oder kurz davor. Die mit Faser-Bragg-Sensoren besetzt Länge des Lichtwellenleiters 23 entspricht dem möglichen Messfeld des Lichtwellenleiters 23.In the mold walls 22 the narrow side are optical fibers as sensor units 23 with (not shown) fiber Bragg sensors for measuring local temperatures and / or heat flux along the extension direction of the respective optical waveguide 23 , This - the extension direction of the optical waveguide 23 - Is substantially parallel to the casting direction (neglecting the conicity), ie the optical fibers 23 run in the plane of the respective mold wall 22 , in the longitudinal direction of the mold 20 , Their situation is clearer from the 4a and 4b which shows in perspective view two different embodiments of narrow-sided mold walls 22 with integrated fiber optic cables 23 show as possible sensor units. Although in the 4a and 4b a course of the optical fibers 23 parallel to the longitudinal edges of the walls 22 is shown, a diagonal or another orientation is not excluded in principle. Furthermore, the sensor units 23 also take a curved course, provided that their accuracy is not significantly affected. In this respect, the terms "linear" or "oblong" with respect to the sensor units 23 not synonymous with "straightforward" to understand; rather, a one-dimensional extension is meant. In the embodiments presented here, the optical waveguides 23 into the corresponding mold walls 22 embedded. However, these may possibly also be provided on the cold side of the walls, provided that their technical design permits a sufficiently localized temperature or heat flux density measurement there. Preferably, the optical fibers extend 23 essentially over the entire height of the corresponding mold wall 22 ie essentially from the meniscus or pouring mirror to the mold end or just before it. The length of the fiber optic cable occupied by fiber Bragg sensors 23 corresponds to the possible measuring field of the optical waveguide 23 ,

Zurückkommend auf die 3 geht daraus ferner eine Berechnungs-/Steuereinheit 50 hervor, die sowohl mit den Stellungsgebern 41 des Verstellmechanismus 40, als auch mit den Sensoreinheiten 23 verbunden ist. Die Sensoreinheiten 23 können mit einer nachgeschalteten Temperaturmesseinheit 51, die eine Vorverarbeitung der Sensordaten übernimmt und zur Berechnungs-/Steuereinheit gezählt wird, verbunden sein. Die Berechnungs-/Steuereinheit 50 empfängt Temperatur- und/oder Wärmestromdichtensignale von den Sensoreinheiten 23, führt eine Verarbeitung der empfangenen Daten durch und gibt Steuerungsbefehle an die Stellungsgeber 41 aus.Coming back to the 3 it also goes from a calculation / control unit 50 forth with both the positioners 41 the adjustment mechanism 40 , as well as with the sensor units 23 connected is. The sensor units 23 can with a downstream temperature measuring unit 51 , which performs preprocessing of the sensor data and is counted to the calculation / control unit. The calculation / control unit 50 receives temperature and / or heat flux density signals from the sensor units 23 performs processing of the received data and gives control commands to the positioners 41 out.

In dem Beispiel der 4a sind über die Breite der Schmalseite drei Lichtwellenleiter 23 in der Wand 22 vorgesehen, zwei kantennahe Lichtwellenleiter 23' und ein zentraler Lichtwellenleiter 23''; im Beispiel der 4b sind sechs Lichtwellenleiter 23 vorgesehen, zwei paar katennahe Lichtwellenleiter 23' und ein paar zentrale Lichtwellenleiter 23''.In the example of 4a are three optical fibers over the width of the narrow side 23 in the wall 22 provided, two near-edge optical fibers 23 ' and a central optical fiber 23 ''; in the example of 4b are six optical fibers 23 provided, two pairs of catwhen optical fiber 23 ' and a few central optical fibers 23 '' ,

Über einen Vergleich des Temperaturprofils (analog des Wärmestromdichtenprofils) in der Mitte der Schmalseite (gemessen mittels der zentralen Lichtwellenleiter 23'') mit den beiden außermittigen Profilen (gemessen mittels der kantennahen Lichtwellenleiter 23') kann das Anlageverhalten des Strangs an die entsprechende Schmalseite bewertet werden. Die Berechnungs-/Steuereinheit 50 steuert unter Berücksichtigung des Bewertungsergebnisses über die Stellungsgeber 42 die Konizität der Kokille 20 und optimiert diese, wodurch sich die Ausbildung von Längsdepressionen 14 und anderen Defekten vermeiden lässt.By comparing the temperature profile (analogous to the heat flow density profile) in the middle of the narrow side (measured by means of the central optical waveguide 23 '' ) with the two off-center profiles (measured by means of the near-edge optical waveguide 23 ' ), the investment behavior of the strand can be evaluated to the corresponding narrow side. The calculation / control unit 50 controls taking into account the evaluation result on the positioner 42 the conicity of the mold 20 and optimizes these, thereby increasing the formation of longitudinal depression 14 and other defects.

Um die Steuerung durch die Berechnungs-/Steuereinheit 50 anhand konkreter Beispiele zu erläutern, zeigen die 5a und 5b, in Übereinstimmung mit den 1a und 1c, ein fehlerhaftes aber charakteristisches Anlageverhalten der Schmal- und Breitseiten im unteren Drittel der Kokille, jeweils für den Fall einer zu schwach ausgeprägten Konizität (5a) und einer zu stark ausgeprägten Konizität (5b). In Ergänzung zu den 1a und 1c zeigen die 5a und 5b diese Charakteristik in Korrelation zur Lage der Lichtwellenleiter 23 bei einer gegebenen Gießbreite.To the control by the calculation / control unit 50 to illustrate with concrete examples, show the 5a and 5b , in accordance with the 1a and 1c , a faulty but characteristic investment behavior of the narrow and broad sides in the lower third of the mold, respectively for the case too weak a conicity ( 5a ) and a too pronounced conicity ( 5b ). In addition to the 1a and 1c show the 5a and 5b this characteristic correlates with the position of the optical fibers 23 at a given casting width.

Aus den 5a und 5b ist ersichtlich, dass, im Unterschied zu dem oben dargelegten Ausführungsbeispiel, neben Lichtwellenleitern der Schmalseite außerdem Lichtwellenleiter der Breitseite vorgesehen sind. Die Lichtwellenleiter der Breitseite tragen die Bezeichnungen L2, L4, L6, L8 und L10, die Lichtwellenleiter der Schmalseite tragen die Bezeichnungen L13, L14 und L15. Ihre Lage, ob kantennah oder kantenfern, geht aus den 5a und 5b hervor.From the 5a and 5b It can be seen that, in contrast to the embodiment set out above, in addition to optical waveguides of the narrow side also optical waveguide broadside are provided. The light waveguides of the broadside are labeled L2, L4, L6, L8 and L10, the light waveguides of the narrow side are labeled L13, L14 and L15. Their position, whether near the edge or far edge, goes out of the 5a and 5b out.

Die 5a zeigt, dass bei zu geringer Konizität ein Luftspalt unmittelbar vor den kantennahen schmalseitigen Lichtwellenleitern L14, L15, sowie dem breitseitigen kantennahen Lichtwellenleiter L2 vorliegt. Aufgrund dieses isolierenden Luftspalts und des damit verbundenen verminderten Wärmestroms an dieser Stelle ist die Temperatur im Vergleich zu Bereichen mit anliegenden Lichtwellenleitern (L4, L6, L8, L10, L13) geringer. The 5a shows that, if the conicity is too small, there is an air gap immediately in front of the narrow-side optical waveguides L14, L15 near the edge and the broad-side optical waveguide L2 near the edge. Due to this insulating air gap and the associated reduced heat flow at this point, the temperature is lower compared to areas with adjacent optical fibers (L4, L6, L8, L10, L13).

Um eine zu geringe Konizität anhand der Temperaturen der Lichtwellenleiter zu erkennen, bringt die Berechnungs-/Steuereinheit 50 die Temperaturen der kantennahen schmalseitigen Lichtwellenleiter L14, L15 mit denen des zentralen Lichtwellenleiters L13 in ein Verhältnis A_NS,rel < 100 %, wobei A_NS,rel durch die Gleichung 1 gegeben ist:

In order to detect a too low taper on the basis of the temperatures of the optical fibers, brings the calculation / control unit 50 the temperatures of the narrow-side optical waveguides L14, L15 close to the edge with those of the central optical waveguide L13 in a ratio A _{NS, rel} <100%, where A _{NS, rel is given} by Equation 1:

Hierbei sind T_i,L13, T_i,L14 und T_i,L15 die jeweiligen Temperaturen in °C der Lichtwellenleiter, gemessen an einer Höhe i (in Gießrichtung gesehen).Here _{, Ti, L13, Ti} , _L14 and Ti _{, L15 are} the respective temperatures in ° C of the optical waveguides, measured at a height i (seen in the casting direction).

Für die Temperaturen der Breitseite gilt ein Verhältnis A_BS,rel < 100 %, wobei:

For the temperatures of the broadside applies a ratio A _{BS, rel} <100%, where:

Hierbei bezeichnet n den jeweiligen Lichtwellenleiter.Here, n denotes the respective optical waveguide.

5b zeigt den Fall einer zu großen Konizität. Es fällt auf, dass es auf der Schmalseite kein resultierendes Verhältnis A_NS,rel < 100 % aufgrund des Anlageverhaltens geben kann. Hier entsteht kein isolierender Luftspalt zwischen dem Strang 10 und der Wand 22 auf der Schmalseite. Versuche haben allerdings gezeigt, dass sich ein umgekehrtes Verhältnis A_NS,rel > 100 % ergibt. Das heißt, die schmalseitigen kantennahen Lichtwellenleiter L14 und L15 weisen eine höhere Temperatur als der schmalseitige zentrale Lichtwellenleiter L13 auf. Für das Verhältnis A_BS,rel der Breitseiten gilt ein grundsätzlich ähnliches Verhalten, jedoch ist die Lage der lokal verringerten Temperatur weiter in Richtung Kokillenmitte verschoben. Versuche haben gezeigt, dass die Bewertung des Verhältnisses A_NS,rel ausreichend für die Bewertung des Anlageverhaltens ist und die Bewertung des Verhältnis A_BS,rel optional mehr Sicherheit gibt. 5b shows the case of a too large taper. It is striking that there can be no resulting ratio A _{NS, rel} <100% on the narrow side due to the investment behavior. There is no insulating air gap between the strand 10 and the wall 22 on the narrow side. Experiments have shown, however, that results in an inverse ratio A _{NS, rel} > 100%. That is, the narrow-side near-edge optical fibers L14 and L15 have a higher temperature than the narrow-side central optical fiber L13. For the ratio A _{BS, rel} the broadsides applies a basically similar behavior, however, the position of the locally reduced temperature is further shifted towards Kokillenmitte. Experiments have shown that the evaluation of the ratio A _{NS, rel is} sufficient for the assessment of the investment behavior and the evaluation of the ratio A _{BS, rel} optionally gives more certainty.

Grundlage des Bewertungsverfahrens sind die dargelegten Erkenntnisse zum Anlageverhalten. Ausgewertet werden alle verfügbaren Messstellen zwischen Gießspiegel (Kokilleneingang bzw. Meniskus) und Kokillenunterkante (Kokillenende). Dabei wird das erste Faser-Bragg-Gitter unterhalb des Gießspiegels, bzw. das Verhältnis der interpolierten Temperatur auf Höhe des Gießspiegels, als Referenz für das Anlageverhalten gewählt. Hier wird angenommen, dass das Anlageverhalten perfekt ist, da der Stahl vollständig flüssig ist bzw. sich eine Strangschale 13 von weniger als 0,5 mm gebildet hat. Diese bietet dem ferrostatischen Druck kaum Widerstand und es kann von einer komplett an die Wand 22 der Schmalseite angelegter Strangschale 13 ausgegangen werden. The assessment process is based on the findings on investment behavior. All available measuring points are evaluated between the pouring mirror (mold inlet or meniscus) and mold bottom edge (mold end). In this case, the first fiber Bragg grating below the casting level, or the ratio of the interpolated temperature at the level of the casting level, is selected as the reference for the investment behavior. Here it is assumed that the investment behavior is perfect because the steel is completely liquid or a strand shell 13 formed of less than 0.5 mm. This offers little resistance to the ferrostatic pressure and it can move from one completely to the wall 22 the narrow side of applied strand shell 13 be assumed.

Daraus ergibt sich für die Bewertung des Anlageverhaltens die Gleichung 3:

This results in the evaluation of the investment behavior the equation 3:

Hierbei sind T_i,L13, T_i,L14 und T_i,L15 die jeweiligen Temperaturen in °C der Lichtwellenleiter L13, L14 und L15, gemessen an einer Höhe i (in Gießrichtung gesehen), und T_j,L13, T_j,L14 und T_j,L15 die jeweiligen Temperaturen in °C der Lichtwellenleiter L13, L14 und L15, gemessen auf Gießspiegelniveau. Here, T _{i, L13,} T _{i, L14} and T _{i, L15} the respective temperatures in ° C of the optical waveguides L13, L14 and L15, as measured at a height (as seen in the casting direction) i, and T _{j, L13,} T _{j, L14} and T _{j, L15} the respective temperatures in ° C of the optical fibers L13, L14 and L15, measured at Gießspiegelniveau.

Ergänzend sei angemerkt, dass alle hier vorgestellten Bewertungsschemata von Temperaturen analog für lokale Wärmestromdichten durchführbar sind.In addition, it should be noted that all evaluation schemes presented here can be carried out analogously to temperatures for local heat flux densities.

Mittels der dargestellten Verfahren und Vorrichtungen findet eine hochpräzise Steuerung der Konizität der Kokille 20 statt, wodurch sich Brammendefekte, wie beispielsweise Risse im Material, Längsdepressionen 14 und/oder andere Verformungen der Strangschale, vermeiden lassen. Ferner kann auf kleinste Änderungen der Prozessbedingungen sofort reagiert werden, wodurch der Gießprozess auch bei einer etwaigen Nachjustierung unterbrechungsfrei fortgeführt werden kann.By means of the illustrated methods and devices finds a high-precision control of the taper of the mold 20 instead, resulting in slab defects, such as cracks in the material, longitudinal depressions 14 and / or other deformations of the strand shell, avoid. Furthermore, it is possible to react immediately to the smallest changes in the process conditions, as a result of which the casting process can be continued without interruption even in the event of any readjustment.

Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.Where applicable, all individual features illustrated in the embodiments may be combined and / or interchanged without departing from the scope of the invention.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Bramme, Strang Slab, strand
1111: Breitseiten der Bramme Broad sides of the slab
1212: Schmalseiten der Bramme Narrow sides of the slab
1313: Brammenschale slab shell
1414: Längsdepressionen auf der Breitseite Longitudinal depressions on the broadside
1515: Brammenkern slabs core
2020: Kokille mold
2121: Breitseiten der Kokille Broad sides of the mold
2222: Schmalseiten der Kokille Narrow sides of the mold
2323: Lichtwellenleiter als Sensoreinheiten Fiber optic cables as sensor units
23'23 ': kantennahe Lichtwellenleiter near-edge optical waveguide
23''23 '': zentrale Lichtwellenleiter central optical fiber
2424: Kühlkanäle cooling channels
3030: Strangführung strand guide
4040: Verstellmechanismus adjustment
4141: Hydraulikzylinder des Verstellmechanismus Hydraulic cylinder of the adjusting mechanism
4242: Stellungsgeber position transmitter
5050: Berechnungs-/Steuereinheit Calculation / control unit
5151: Temperaturmesseinheit Temperature measurement unit
L2, L4, L6, L8, L10, L13, L14, L15L2, L4, L6, L8, L10, L13, L14, L15: Lichtwellenleiter als SensoreinheitenFiber optic cables as sensor units

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 0515010 B1 [0009]
DE 102012207786 A1 [0010]

Claims

Method for adjusting one or more tapered mold walls ( 22 ) a mold ( 20 ) in a continuous slab caster, the method comprising: measuring one or more longitudinal distributions of the temperature and / or heat flow density in one or more mold walls ( 21 . 22 ), preferably along the casting direction; Determining the investment behavior of the strand ( 10 ) along one or more mold walls ( 21 . 22 ) from the measured longitudinal distributions; Method of one or more mold walls ( 22 ) taking into account the determined investment behavior for adjusting the conicity of the mold ( 20 ).

A method according to claim 1, characterized in that the measurement of the longitudinal distribution of the temperature and / or the heat flux density by means of one or more optical waveguides ( 23 ), preferably by means of optical waveguides ( 23 ), each with a plurality of fiber Bragg sensors, takes place.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the mold has two walls ( 22 ) of the narrow side and two walls ( 21 ) of the broad side, wherein one or both walls of the narrow side ( 22 ) movable and the two walls ( 21 ) of the broad side are provided substantially stationary.

Method according to claim 3, characterized in that the measurement of the longitudinal distribution of the temperature and / or the heat flow density along one or both walls ( 22 ) of the narrow side, wherein preferably a plurality of longitudinal distributions in the plane of the respective mold wall ( 22 ) and measured perpendicular to the casting direction.

A method according to claim 4, characterized in that central and edge-near longitudinal distributions are measured, wherein the temperatures and / or heat flux densities of the edge-near longitudinal distributions are set with those of the central longitudinal distribution in the determination of investment behavior in a ratio.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the measurement of the longitudinal distribution of the temperature and / or the heat flow density along at least one narrow side and at least one broad side of the mold ( 20 ), wherein preferably a plurality of longitudinal distributions in the plane of the respective mold wall ( 21 . 22 ) and measured perpendicular to the casting direction.

Device with a conical mold ( 20 ), an adjusting mechanism ( 40 ) for adjusting one or more mold walls ( 22 ) and a calculation / control unit ( 50 ), the apparatus being intended for use in a slab caster, the mold ( 20 ) one or more with the calculation / control unit ( 50 ) connected sensor units ( 23 ) for measuring one or more longitudinal distributions of the temperature and / or heat flow density in one or more mold walls ( 21 . 22 ) preferably along the casting direction, the calculation / control unit ( 50 ) is provided to determine from the measured longitudinal distributions the investment behavior of the strand ( 10 ) along one or more mold walls ( 21 . 22 ) and the calculation / control unit ( 50 ) further with the adjusting mechanism ( 40 ) and is intended to control this so that one or more mold walls ( 22 ) taking into account the determined investment behavior, in order to reduce the conicity of the mold ( 20 ) to adjust.

Apparatus according to claim 7, characterized in that one or more of the sensor units ( 23 ) has one or more optical waveguides, preferably optical waveguides with fiber Bragg sensors.

Apparatus according to claim 7 or 8, characterized in that the mold ( 20 ) two walls ( 22 ) of the narrow side and two walls ( 21 ) of the broadside, wherein one or both walls ( 22 ) of the narrow side movable and both walls ( 21 ) of the broad side are provided substantially stationary.

Method according to claim 9, characterized in that one or both walls ( 22 ) of the narrow side one or more sensor units ( 23 ), wherein preferably a plurality of sensor units ( 23 ) in the plane of the respective mold wall ( 22 ) and are provided perpendicular to the casting direction.

Apparatus according to claim 10, characterized in that central and edge-near sensor units ( 23 ) are provided, wherein for calculating the investment behavior, the calculation / control unit ( 50 ) the measured temperatures and / or heat flux densities of the longitudinal distributions close to the edges are related to those of the central longitudinal distribution.

Device according to one of claims 7 to 11, characterized in that at least one wall ( 22 ) of the narrow side and at least one wall ( 21 ) of the broad side in each case at least one sensor unit ( 23 ) exhibit.

Apparatus according to claim 12, characterized in that at least one of the walls ( 21 . 22 ) of the narrow side and / or broadside multiple sensor units ( 23 ), so that a plurality of longitudinal distributions in the plane of the respective mold wall ( 22 ) and perpendicular to the casting direction can be measured.