DE102015223496A1 - Method and apparatus for adjusting the width of a continuously cast metal strand - Google Patents

Method and apparatus for adjusting the width of a continuously cast metal strand Download PDF

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    • B22D11/05—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds into moulds having adjustable walls

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einstellen der Breite (B) eines durch eine Kokille (130) stranggegossenen Metallstrangs (10) in einer Stranggießanlage (20), wobei eine Breitenkorrektur für den Metallstrang berechnet und als Stellgröße zum Verstellen mindestens einer Schmalseite (134) der Kokille (130) ausgegeben wird. Eine Breite (B) des Metallstrangs (10) oder einer daraus gebildeten Bramme wird an zumindest einer Messstelle (102) gemessen, wobei unter Berücksichtigung der Veränderung der Breite des Metallstrangs (10) oder einer daraus gebildeten Bramme an der Messstelle (102) im Vergleich zu der Breite (B) des Metallstrangs (10) an der Austrittsöffnung (132) der Kokille (130) und auf Grundlage eines Breitungsmodells die Breite (B) des Metallstrangs (10) oder einer daraus gebildeten Bramme am Ende (21) der Stranggießanlage (20) berechnet wird, wobei zumindest eine Schmalseite (134) der Kokille (130) in Abhängigkeit der für das Ende (21) der Stranggießanlage (20) berechneten Breite (B) des Metallstrangs (10) bzw. der daraus gebildeten Bramme eingestellt wird.The invention relates to a method and a device for adjusting the width (B) of a metal strand (10) continuously cast by a mold (130) in a continuous casting plant (20), wherein a width correction is calculated for the metal strand and used as a manipulated variable for adjusting at least one narrow side ( 134) of the mold (130) is output. A width (B) of the metal strand (10) or a slab formed therefrom is measured at at least one measuring point (102), taking into account the change in the width of the metal strand (10) or a slab formed therefrom at the measuring point (102) in comparison to the width (B) of the metal strand (10) at the exit opening (132) of the mold (130) and based on a Breitungsmodells the width (B) of the metal strand (10) or a slab formed therefrom at the end (21) of the continuous casting plant ( 20), wherein at least one narrow side (134) of the mold (130) is set as a function of the width (B) of the metal strand (10) or of the slab formed therefrom, calculated for the end (21) of the continuous casting installation (20).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen der Breite eines durch eine Kokille stranggegossenen Metallstrangs in einer Stranggießanlage nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, und eine entsprechende Vorrichtung.The invention relates to a method for adjusting the width of a continuously cast by a mold metal strand in a continuous casting plant according to the preamble of claim 1, and a corresponding device.

Beim Stranggießen von Metallen in einer Stranggießanlage kann die Breite B eines Metallstrangs mit verstellbaren Schmalseiten der Kokille eingestellt werden. Im Bereich der Sekundärkühlung, also unterhalb bzw. stromabwärts der Kokille, wird der Metallstrang mit Hilfe parallel zur Breitseite des Strangs angeordneten Rollen geführt. Dadurch wird die Dicke d des Metallstrangs gewährleistet. Die Schmalseiten des Metallstrangs haben im Bereich unterhalb der Kokille in der Regel eine kurze Stützung, bestehend aus nur wenigen Rollenpaaren im Anschluss an diese Stützung beginnt die Breitung des Metallstrangs. Infolge des ferrostatischen Druckes breitet und baucht sich der Metallstrang somit im Bereich unterhalb der Kokille in Breitenrichtung, also quer zur Gießrichtung, aus. Die Breitung des Metallstrangs kann mehrere Prozent der nominellen Breite erreichen.In the continuous casting of metals in a continuous casting the width B of a metal strand can be adjusted with adjustable narrow sides of the mold. In the area of secondary cooling, ie below or downstream of the mold, the metal strand is guided by means of rollers arranged parallel to the broad side of the strand. This ensures the thickness d of the metal strand. The narrow sides of the metal strand have in the area below the mold usually a short support, consisting of only a few pairs of rollers following this support begins the spread of the metal strand. As a result of the ferrostatic pressure, the metal strand thus spreads and bulges in the region below the mold in the width direction, ie transversely to the casting direction. The spread of the metal strand can reach several percent of the nominal width.

In den Fachartikeln "Numerical Simulation of Slab Broadening in Continuous Casting of Steel", Intech, Chapter 23, 2012 und "Effect of Casting Speed on Slab Broadening in Continuous Casting", steel research int. 82, No. 11, 2011 von Jian-Xun Fu und Wenig-Sing Hwang werden Numerische Simulationen durchgeführt, die den Stranggießprozeß in Bezug auf die unerwünschte Breitung des Metallstrangs simulieren. In the Papers "Numerical Simulation of Slab Broadening in Continuous Casting of Steel", Intech, Chapter 23, 2012 and "Effect of Casting Speed on Slab Broadening in Continuous Casting", steel research int. 82, no. 11, 2011 by Jian-Xun Fu and Wenig-Sing Hwang Numerical simulations are performed which simulate the continuous casting process in relation to the unwanted spread of the metal strand.

Die japanische Patentanmeldung JP S 61232049 offenbart ein Verfahren zum Einstellen der Breite einer Stranggießkokille. Konkret werden die Sollbreite der Kokille, die Veränderungen der Kokillenbreite zu Beginn und am Ende eines Stranggießvorgangs sowie die Gießgeschwindigkeit als Parameter in eine Recheneinheit eingegeben, welche aus diesen Eingangsparametern geeignete Stellgrößen für Stellglieder zum Einstellen der Kokillenbreite errechnet. Dadurch wird ein Hochgeschwindigkeitsgießen ermöglicht, bei dem die Schwankungen der Kokillenbreite reduziert werden, auch wenn ansonsten die Kokillenbreite beim Stranggießen stark schwankt.The Japanese patent application JP S 61232049 discloses a method for adjusting the width of a continuous casting mold. Specifically, the desired width of the mold, the changes in the mold width at the beginning and at the end of a continuous casting process and the casting speed are entered as parameters in a computing unit, which calculates suitable manipulated variables for adjusting the mold width from these input parameters. This allows high-speed casting, in which the variations in the mold width are reduced, even if otherwise the mold width varies greatly during continuous casting.

EP 2 762 251 B1 offenbart ein gattungsgemäßes Verfahren zum Gießen eines Metallstrangs mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1. Hierbei wird eine Breitenkorrektur für den Metallstrang in Abhängigkeit einer ermittelten Volumenstromregeldifferenz aus dem gemessenen Istwert und dem gemessenen Sollwert des Volumenstroms eines flüssigen Metalls in einem Regler berechnet, unter Berücksichtigung der Dicke des zu gießenden Metallstrangs und der Gießgeschwindigkeit. Anschließend wird die berechnete Breitenkorrektur als Stellgröße an ein Stellglied zum Verstellen mindestens einer Schmalseite der Stranggießkokille ausgegeben, so dass eine Änderung der Breite B des zu gießenden Metallstrangs erfolgt. Nachteilig bei dem Verfahren gemäß EP 2 762 251 B1 ist, dass hierzu die Kenntnis des Volumenstroms des flüssigen Metalls notwendig ist, was einen entsprechenden Durchflusssensor oder dergleichen an einer Austrittsöffnung der Stranggießkokille erforderlich macht. EP 2 762 251 B1 discloses a generic method for casting a metal strand having the features of the preamble of claim 1. In this case, a width correction for the metal strand is calculated as a function of a determined volume flow control difference from the measured actual value and the measured desired value of the volume flow of a liquid metal in a controller, taking into account Thickness of the metal strand to be cast and the casting speed. Subsequently, the calculated width correction is output as a manipulated variable to an actuator for adjusting at least one narrow side of the continuous casting mold, so that there is a change in the width B of the metal strand to be cast. A disadvantage of the method according to EP 2 762 251 B1 is that for this purpose the knowledge of the volume flow of the liquid metal is necessary, which makes a corresponding flow sensor or the like required at an outlet opening of the continuous casting mold.

Entsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Stranggießen eines Metallstrangs dahingehend zu optimieren, dass durch eine geeignete Einstellung der Schmalseiten der Stranggießkokille eine möglichst genaue Breitentoleranz für den Metallstrang, insbesondere am Ende der Stranggießanlage gewährleistet ist. Accordingly, the invention has for its object to optimize the continuous casting of a metal strand to the effect that the most accurate width tolerance for the metal strand, in particular at the end of the continuous casting is ensured by a suitable adjustment of the narrow sides of the continuous casting mold.

Die obige Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1, und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 15, gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert. The above object is achieved by a method having the features of claim 1, and by an apparatus having the features of claim 15. Advantageous developments of the invention are defined in the dependent claims.

Ein Verfahren nach der vorliegenden Erfindung dient zum Einstellen der Breite eines durch eine Kokille stranggegossenen Metallstrangs in einer Stranggießanlage. Bei diesem Verfahren wird eine Breitenkorrektur für den Metallstrang berechnet und als Stellgröße zum Verstellen mindestens einer Schmalseite der Kokille ausgegeben. Auf Grundlage eines Breitungsmodells wird durch eine Recheneinrichtung die Breite des Metallstrangs oder einer daraus gebildeten Bramme am Ende der Stranggießanlage unter Berücksichtigung zumindest eines Berechnungsparameters berechnet und mit einem vorbestimmten Sollwert verglichen, wobei zumindest eine Schmalseite der Kokille in Abhängigkeit der für das Ende der Stranggießanlage berechneten Breite des Metallstrangs eingestellt wird. Vorzugsweise werden hierbei beide Schmalseiten der Kokille eingestellt. Hierbei kann die Einstellung der zumindest einen Schmalseite der Kokille geregelt vorgenommen werden, wobei zu diesem Zweck in der Recheneinrichtung ein entsprechender Regelkreis eingrichtet ist. A method according to the present invention is for adjusting the width of a continuously cast by a mold metal strand in a continuous casting plant. In this method, a width correction for the metal strand is calculated and output as a manipulated variable for adjusting at least one narrow side of the mold. Based on a Breitungsmodells is calculated by a computing device, the width of the metal strand or a slab formed therefrom at the end of the continuous casting taking into account at least one calculation parameter and compared with a predetermined setpoint, wherein at least one narrow side of the mold depending on the calculated width for the end of the continuous casting of the metal strand is set. Preferably, both narrow sides of the mold are set here. Here, the setting of the at least one narrow side of the mold can be made regulated, for which purpose a corresponding control circuit is established in the computing device.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist zu verstehen, dass sich die Breite eines stranggegossenen Metallstrangs, bzw. die Breite von hieraus gebildeten Brammen, sich bestimmt durch eine Ausbauchung der Schmalseite und durch die Breitung des Metallstrangs innerhalb der Strangführung, sowie durch den thermischen Schrumpf des Metallstrangs vom Gießspiegel bis zum Erreichen der Raumtemperatur. Die Ursache für die Breitenänderung des stranggegossenen Metallstrangs liegt in der ferrostatischen Last der flüssigen Schmelze im Innern des Metallstrangs. Hierbei ist die Tendenz der Zunahme einer Breite in Folge der ferrostatischen Last wesentlich größer als der entgegenwirkende Schrumpf, der sich durch die Dichteänderung des Metallstrangs in Folge von dessen Temperaturabnahme bzw. -abkühlung ergibt. In connection with the present invention, it is to be understood that the width of a continuously cast metal strand, or the width of slabs formed therefrom, is determined by a bulging of the narrow side and by the spreading of the metal strand within the strand guide, as well as by the thermal shrinkage of the Metal strand from the pouring mirror until it reaches room temperature. The cause of the change in width of the continuously cast metal strand is in the ferrostatic load of the liquid melt inside the metal strand. Here, the tendency of the increase of a width due to the ferrostatic load is substantially greater than the counteracting shrinkage, which results from the density change of the metal strand as a result of its temperature decrease or -kühlkühlung.

Im allgemeinen ist die Breitung eines stranggegossenen Metallstrangs oder einer hieraus gebildeten Bramme, d.h. deren resultierende Breite im vollständig erstarrten Zustand im Vergleich zu der Breite, mit der der Metallstrang die Austrittsöffnung der Kokille verlässt, vom verwendeten Stahltyp abhängig. Bei den meisten Stählen ist die Breitung größer als der Schrumpf, mit Ausnahme von sehr harten Stählen (z.B. C100), bei denen dies umgekehrt ist. Des weiteren ist die Breitung stark von der Geometrie des Metallstrangs abhängig. Dies äußert sich darin, dass dicke Metallstränge eine wesentlich stärkere Bereitung aufweisen als dünne Metallstränge. In general, the spreading of a continuously cast metal strand or slab formed therefrom, i. the resulting width in the fully solidified state compared to the width at which the metal strand leaves the exit opening of the mold, depending on the type of steel used. For most steels, the spread is greater than the shrinkage, except for very hard steels (e.g., C100) where this is reversed. Furthermore, the spread is strongly dependent on the geometry of the metal strand. This manifests itself in the fact that thick metal strands have a much stronger preparation than thin metal strands.

Der Erfindung liegt die wesentliche Erkenntnis zugrunde, dass es mit der Berechnung auf Grundlage des Breitungsmodells möglich ist, die tatsächliche Breite des Metallstrangs oder einer daraus gebildeten Bramme, die sich am Ende der Stranggießanlage einstellt, exakt zu bestimmen. Die Berechnung in dem Breitungsmodell erfolgt in Abhängigkeit von zumindest einem Berechnungsparameter, bei dem es sich um einen Prozessparameter des Gießprozesses und/oder um eine werkstoffspezifische Größe handeln kann. Durch einen Vergleich der hiermit berechneten Breite mit einem Sollwert für die Breite, der für den Metallstrang bzw. eine daraus gebildete Bramme am Ende des Stranggießprozesses vorgegeben ist, wird dann von der Recheneinrichtung ein Stellsignal erzeugt, mit dem ein Stellglied angesteuert wird, das mit der zumindest einen Schmalseite der Kokille in Wirkverbindung steht. Hierdurch erfolgt dann die besagte Einstellung der Kokillen-Schmalseite. The invention is based on the essential finding that it is possible with the calculation based on the Breitungsmodells to determine the actual width of the metal strand or a slab formed therefrom, which adjusts itself at the end of the continuous casting, exactly. The calculation in the Breitungsmodell takes place in dependence on at least one calculation parameter, which may be a process parameter of the casting process and / or a material-specific size. By comparing the thus calculated width with a target value for the width, which is predetermined for the metal strand or a slab formed therefrom at the end of the continuous casting process, then a control signal is generated by the computing device, with which an actuator is controlled, which with the at least one narrow side of the mold is in operative connection. As a result, then said setting of the mold narrow side.

An dieser Stelle darf darauf hingewiesen werden, dass „Ende der Stranggießanlage“ auch in zeitlicher Hinsicht zu verstehen ist. Anders ausgedrückt, handelt es sich hierbei um einen Zeitpunkt, zu dem der Metallstrang oder eine daraus gebildete Bramme vollständig erkaltet ist, wobei dann keine weitere Änderung der Breite des Gießproduktes eintritt. In dieser Hinsicht ist es unbeachtlich, ob der Metallstrang bereits zu einer Bramme vereinzelt ist. Jedenfalls wird mit dem Breitungsmodell nach der vorliegenden Erfindung eine resultierende Breite des Metallstrangs oder einer daraus gebildeten Bramme berechnet, nämlich für einen Zeitpunkt, wenn der Metallstrang bzw. die Bramme soweit abgekühlt sind, dass deren Breite einen konstanten Wert annimmt. It should be noted at this point that "end of the continuous casting plant" is also to be understood in terms of time. In other words, this is a point in time at which the metal strand or a slab formed therefrom is completely cooled, in which case no further change in the width of the cast product occurs. In this regard, it is irrelevant whether the metal strand is already separated into a slab. In any case, with the Breitungsmodell according to the present invention, a resulting width of the metal strand or a slab formed therefrom is calculated, namely for a time when the metal strand or the slab have cooled so far that their width assumes a constant value.

Wie erläutert, kann nach der vorliegenden Erfindung auf Grundlage des Breitungsmodells die Breite des Metallstrangs oder einer hieraus gebildeten Bramme am Ende der Stranggießanlage exakt berechnet werden. Ein Vermessen der Breite des Metallstrangs bzw. einer Bramme durch eine Messeinrichtung ist hierbei nicht notwendig. Die ggf. veränderlichen Randbedingungen während des Stranggießprozesses, die z.B. in Folge von Verwendung einer anderen Stahlsorte, Veränderung der Geometrie des Metallstrangs oder Veränderung der Kühlbedingungen oder dergleichen eintreten, können allein durch den zumindest einen Berechnungsparameter erfasst werden, in Abhängigkeit dessen mit dem Breitungsmodell die Breite des Metallstrangs bzw. einer Bramme berechnet wird. As explained, according to the present invention, on the basis of the Breitungsmodells the width of the metal strand or a slab formed therefrom can be calculated exactly at the end of the continuous casting. A measurement of the width of the metal strand or a slab by a measuring device is not necessary here. The possibly variable boundary conditions during the continuous casting process, e.g. As a result of using another type of steel, changing the geometry of the metal strand or changing the cooling conditions or the like, can be detected solely by the at least one calculation parameter, depending on the Breitungsmodell the width of the metal strand or a slab is calculated.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung wird in dem Breitungsmodell die Breitung des Metallstrangs oder einer daraus gebildeten Bramme in Abhängigkeit zumindest eines Berechnungsparameters berechnet, wobei dieser Berechnungsparameter wenigstens die physikalischen Eigenschaften des Werkstoffs des Metallstrangs, die Temperatur des Metalls in der Kokille, die Gießgeschwindigkeit des Metallstrangs, die Überhitzung und/oder die Geometrie des Metallstrangs umfasst. Zweckmäßigerweise kann dieser eine Berechnungsparameter während des Stranggießprozesses in Echtzeit ("online") ermittelt werden, wodurch schnelle Reaktionen auf mögliche Prozessänderungen sichergestellt sind. Die Anstellung der Kokillen-Schmalseite wird somit auf Grundlage des Breitungsmodells, für das u. a. die Temperaturmessungen in den Schmalseiten der Kokille und die abgeführten Wärmeströme über das Kokillenkühlwasser für alle Kokillenseiten berücksichtigt werden können. Des Weiteren kann für die Sekundärkühlung die Wasserbeaufschlagung der Kokillen-Schmalseiten vorgegeben sein. In an advantageous development of the invention, the spreading of the metal strand or of a slab formed therefrom is calculated as a function of at least one calculation parameter in the spreading model, whereby this calculation parameter at least the physical properties of the material of the metal strand, the temperature of the metal in the mold, the casting speed of the metal strand, the overheating and / or the geometry of the metal strand comprises. Conveniently, this one calculation parameter can be determined during the continuous casting process in real time ("online"), whereby rapid reactions to possible process changes are ensured. The employment of the Kokillen narrow side is thus based on the Breitungsmodells, for the u. a. the temperature measurements in the narrow sides of the mold and the heat flows discharged via the chill cooling water can be taken into account for all sides of the mold. Furthermore, the water supply to the mold narrow sides can be predetermined for the secondary cooling.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die Breite des Metallstrangs oder einer daraus gebildeten Bramme an zumindest einer Messstelle bestimmt werden, unter Verwendung einer hierzu geeigneten Messeinrichtung. Die Messstelle befindet sich dabei in einem vorbestimmten und vorzugsweise geringen Abstand zur Austrittsöffnung der Kokille. Dies bedeutet, dass sich die Messstelle entweder innerhalb der Strangführung einer Stranggießanlage in deren oberen Teil befindet, vorzugsweise in einer Entfernung von 4–12 Metern zur Austrittsöffnung der Kokille. Weiter bevorzugt kann diese Entfernung auch 5–8 Meter betragen. Ergänzend oder alternativ ist es auch möglich, die Messstelle am Ende der Stranggießanlage oder außerhalb davon anzuordnen.In an advantageous embodiment of the invention, the width of the metal strand or a slab formed therefrom can be determined at at least one measuring point, using a measuring device suitable for this purpose. The measuring point is located at a predetermined and preferably small distance from the outlet opening of the mold. This means that the measuring point is located either within the strand guide of a continuous casting in its upper part, preferably at a distance of 4-12 meters to the outlet opening of the mold. More preferably, this distance can also be 5-8 meters. Additionally or alternatively, it is also possible to arrange the measuring point at the end of the continuous casting or outside thereof.

Durch die Messung der Breite an der Messstelle kann somit die Breitung des Metallstrangs bzw. einer hieraus gebildeten Bramme, d.h. die Veränderung der Breite des Metallstrangs bzw. einer Bramme an dieser Messstelle im Vergleich zu der Breite, die der Metallstrangs an der Austrittsöffnung der Kokille aufweist, bestimmt werden. Der resultierende Messwert, der an der zumindest einen Messstelle aufgenommen wird, wird dann an die Recheneinrichtung geleitet, und anschließend für die Berechnung mit dem Breitungsmodell berücksichtigt. Anders ausgedrückt, dient dann der Messwert, der durch die Messeinrichtung an der Messstelle für die Breite des Metallstrangs bzw. einer hieraus gebildeten Bramme aufgenommen wird, als weiterer Berechnungsparameter für die Berechnung in dem Breitungsmodell. Thus, by measuring the width at the measuring point, the width of the metal strand or of a slab formed therefrom, ie the change in the width of the metal strand or a slab at this measuring point in comparison to the Width, which has the metal strand at the outlet opening of the mold to be determined. The resulting measured value, which is recorded at the at least one measuring point, is then passed to the computing device, and then taken into account for the calculation with the Breitungsmodell. In other words, the measured value which is recorded by the measuring device at the measuring point for the width of the metal strand or a slab formed therefrom then serves as a further calculation parameter for the calculation in the spreading model.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung umfasst das Breitungsmodell ein thermodynamisches Modell und ein mathematisch-physikalisches Modell, wobei diese Modelle miteinander gekoppelt sind. Im Einzelnen werden mittels des thermodynamischen Modells Temperaturen und Strangschalendicken des Metallstrangs an jeder Position des Metallstrangs in der Stranggießanlage bestimmt. Mittels des mathematisch – physikalischen Modells wird ein Kriechen des Metallstrangs bestimmt. Vorzugsweise werden hierbei die mittels des thermodynamischen Modells berechneten Werte für die anschließende Berechnung durch das mathematisch – physikalische Modell berücksichtigt. Durch die Kopplung des thermodynamischen Modells mit dem mathematisch-physikalischen Modell ist es somit möglich, die Breitung für den Metallstrang bzw. einer hieraus gebildeten Bramme zu berechnen, um auf Grundlage dessen und, wie erläutert, unter Berücksichtigung mit einem vorbestimmten Sollwert für die Breite zumindest eine Schmalseite der Kokille einzustellen.In an advantageous embodiment of the invention, the Breitungsmodell comprises a thermodynamic model and a mathematical-physical model, these models are coupled together. Specifically, by means of the thermodynamic model, temperatures and strand shell thicknesses of the metal strand are determined at each position of the metal strand in the continuous casting plant. By means of the mathematical - physical model, a creep of the metal strand is determined. Preferably, the values calculated by the thermodynamic model for the subsequent calculation by the mathematical-physical model are taken into account here. Thus, by coupling the thermodynamic model to the mathematical-physical model, it is possible to calculate the spread for the metal strand or slab formed therefrom, based on this and, as explained, taking into account a predetermined target value for the width at least to set a narrow side of the mold.

Es darf darauf hingewiesen werden, dass unter Einstellung einer Schmalseite der Kokille verstanden wird, dass entweder ein Abstand dieser Schmalseite über ihrer gesamten Länge bezüglich der gegenüberliegenden Schmalseite der Kokille verändert wird, d. h. vergrößert oder vermindert wird, wobei ein Winkel der Oberfläche dieser Schmalseite bezüglich der Vertikalen unverändert bleibt. Ergänzend oder alternativ hierzu kann eine Oberfläche dieser zumindest einen Schmalseite der Kokille im Zuge der besagten Einstellung auch bezüglich einer Vertikalen verändert werden, wodurch der Winkel der Oberfläche diese Schmalseite bezüglich der Vertikalen verändert wird. Anders ausgedrückt, wird die Schmalseite bezüglich der Vertikalen "gekippt". Dies wird auf dem Gebiet des Stranggießens auch als "Tapern" bezeichnet. Diese beiden Einstellmöglichkeiten können im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch überlagert werden. Dies bedeutet, dass bei einer Breitenänderung der Kokille, wenn also zumindest eine Schmalseite der Kokille in ihrem Abstand bezüglich der gegenüberliegenden Schmalseite verändert wird, gegebenenfalls auch der Taper, d. h. der Winkel dieser Schmalseite bezüglich der Vertikalen an der Austrittsöffnung der Kokille, geändert wird, um ein stetes Anliegen der Metallschmelze an der Kokillenwand und damit eine gute Kühlung zu gewährleisten und ein Ablösen der Schmelze von der Kokillenwand zu verhindern. It should be noted that by adjusting a narrow side of the mold is understood that either a distance of this narrow side over its entire length with respect to the opposite narrow side of the mold is changed, d. H. is increased or decreased, wherein an angle of the surface of this narrow side remains unchanged with respect to the vertical. Additionally or alternatively, a surface of this at least one narrow side of the mold in the course of said setting can also be changed with respect to a vertical, whereby the angle of the surface of this narrow side is changed with respect to the vertical. In other words, the narrow side is "tilted" with respect to the vertical. This is also referred to as "taping" in the field of continuous casting. These two adjustment options can also be superimposed in the context of the present invention. This means that when a change in width of the mold, so if at least one narrow side of the mold is changed in their distance with respect to the opposite narrow side, optionally also the taper, d. H. the angle of this narrow side with respect to the vertical at the outlet opening of the mold, is changed in order to ensure a constant concern of the molten metal to the mold wall and thus good cooling and to prevent detachment of the melt from the mold wall.

Durch die vorliegende Erfindung ist es möglich, die beim Stranggießen eines Metallstrangs im Verlauf der Stranggießanlage stets auftretende Breitung durch eine Berechnung der Breite, die am Ende der Stranggießanlage zu erwarten ist, und eine entsprechende Einstellung der Breite der Kokille, d. h. durch eine Veränderung des Abstands der Schmalseiten der Kokille, geeignet zu kompensieren, so dass insbesondere am Ende der Stranggießanlage, wenn dort der Metallstrang bereits abgekühlt ist, ein genaues Maß für die Breite des abgekühlten Metallstrangs zu gewährleisten. Neben einer verbesserten Genauigkeit für die resultierende Breite des Metallstrangs am Ende der Stranggießanlage ergibt sich durch die Erfindung der weitere Vorteil, dass die Einstellung der zumindest einen Schmalseite der Kokille auch während des Produktionsprozesses z. B. an geänderte Prozessparameter und/oder andere Werkstoffe, aus denen der Metallstrang gegossen wird, angepasst werden kann. Dies führt dann zu beträchtlichen Materialeinsparungen und zu einer verkürzten Produktionszeit. By the present invention, it is possible, the always occurring in the continuous casting of a metal strand in the course of continuous casting propagation by calculating the width, which is to be expected at the end of the continuous casting, and a corresponding adjustment of the width of the mold, d. H. by a change in the distance of the narrow sides of the mold, suitable to compensate, so that in particular at the end of the continuous casting, if there is already cooled, the metal strand, to ensure an accurate measure of the width of the cooled metal strand. In addition to improved accuracy for the resulting width of the metal strand at the end of the continuous casting results from the invention, the further advantage that the setting of at least one narrow side of the mold during the production process z. B. to changed process parameters and / or other materials from which the metal strand is poured, can be adjusted. This then leads to considerable material savings and to a shortened production time.

Für die Berechnung der Breite des Metallstrangs am Ende der Stranggießanlage ist eine Recheneinrichtung vorgesehen, die mit dem Breitungsmodell versehen ist, wobei die Breite, die für den Metallstrang am Ende der Stranggießanlage berechnet worden ist, anschließend mittels der Recheneinrichtung mit einem vorbestimmten Sollwert verglichen wird. Auf Grundlage dessen und in Abhängigkeit der für das Ende der Stranggießanlage berechneten Breite des Metallstrangs wird dann wie oben erläutert die zumindest eine Schmalseite der Kokille eingestellt. Von Vorteil ist hierbei, wenn die Recheneinrichtung derart betrieben wird, dass die Einstellung der zumindest einen Schmalseite der Kokille in Abhängigkeit der berechneten Breite für das Ende der Stranggießanlage geregelt wird, d. h. durch Vorsehen eines entsprechenden Regelkreises in der Recheneinrichtung. Durch eine solche Regelung der Anstellung der zumindest einen Schmalseite kann sehr schnell auf Änderungen während des Produktionsprozesses beim Stranggießen eines Metallstrangs reagiert werden, zum Beispiel auf geänderte Temperaturen der Metallschmelze und/oder auf veränderte Gießgeschwindigkeiten. For the calculation of the width of the metal strand at the end of the continuous casting a computing device is provided, which is provided with the Breitungsmodell, wherein the width, which has been calculated for the metal strand at the end of the continuous casting, is then compared by means of the computing device with a predetermined target value. Based on this and depending on the calculated for the end of the continuous casting width of the metal strand is then set as explained above, the at least one narrow side of the mold. It is advantageous in this case if the computing device is operated in such a way that the setting of the at least one narrow side of the mold is regulated as a function of the calculated width for the end of the continuous casting machine, ie. H. by providing a corresponding control loop in the computing device. Such a regulation of the employment of the at least one narrow side can react very quickly to changes during the production process during the continuous casting of a metal strand, for example to changed temperatures of the molten metal and / or to changed casting speeds.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung werden in dem thermodynamischen Modell Zustandsänderungen des gesamten Metallstrangs in einem mathematischen Simulationsmodell, beinhaltend eine Wärmeleitungsgleichung, berechnet. Auf Grundlage dessen ist dann ein Rückschluss auf die Temperatur des Metallstrangs entlang der Stranggießanlage, und somit in Gießrichtung des Metallstrangs, möglich. In an advantageous development of the invention, state changes of the entire metal strand in a thermodynamic model are calculated in a mathematical simulation model, including a heat conduction equation. Based on this, a conclusion can be drawn about the temperature of the metal strand along the Continuous casting, and thus in the casting of the metal strand, possible.

An dieser Stelle darf nochmals darauf hingewiesen werden, dass nach der vorliegenden Erfindung mit dem Breitungsmodell, vorzugsweise gebildet durch eine Kopplung eines thermodynamischen Modells mit einem mathematisch-physikalischen Modell, und den Informationen zum Gießprozess der Verlauf der Breitung des Metallstrangs innerhalb der Strangführung und insbesondere für das Ende einer Stranggießanlage mit großer Genauigkeit berechnet werden kann. Somit wird es möglich, auf Prozess-Änderungen wie die Gießtemperatur oder Gießgeschwindigkeit oder der Sekundärkühlung schnell zu reagieren und sofort eine Breitenanstellung der Kokille einzuleiten. Dies ist dadurch gewährleistet, dass in dem Breitungsmodell die differentiellen Änderungen für die auftretenden Prozess-Variationen berechnet werden. Treten solche Prozess-Änderungen auf, kann nun sehr schnell die Änderung der zu erwartenden Breite an die Breitenanstellung als "Vorsteuerung" geleitet werden. Wie oben bereits erläutert, erfolgt zur Regelung der Breitenanstellung der zumindest einen Schmalseite eine Messung an der vorbestimmten Messstelle unterhalb der Kokille. Durch den Vergleich zwischen dieser Messung und der Breitungsberechnung kann auf die zu erwartende Breite des Metallstrangs am Ende der Stranggießanlage geschlossen werden. It should again be pointed out here that according to the present invention with the Breitungsmodell, preferably formed by a coupling of a thermodynamic model with a mathematical-physical model, and the information about the casting process, the course of the propagation of the metal strand within the strand guide and in particular for the end of a continuous casting plant can be calculated with great accuracy. Thus, it is possible to react quickly to process changes such as the casting temperature or casting speed or the secondary cooling and immediately initiate a width adjustment of the mold. This is ensured by calculating the differential changes for the occurring process variations in the Breitungs model. If such process changes occur, the change in the width to be expected can now be directed very quickly to the width setting as "feedforward control". As already explained above, to control the width adjustment of the at least one narrow side, a measurement takes place at the predetermined measuring point below the mold. By comparison between this measurement and the Breitungsberechnung can be concluded that the expected width of the metal strand at the end of the continuous casting.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die Einstellung der zumindest einen Schmalseite der Kokille auch in Abhängigkeit der Temperatur der Metallschmelze innerhalb der Kokille erfolgen. Zu diesem Zweck wird die Temperatur des Metalls innerhalb der Kokille durch die Temperatur zumindest einer Seitenwand der Kokille erfasst, vorzugsweise dadurch, dass durch die abgeführten Wärmeströme über das Kokillenkühlwasser an zumindest einer Kokillenseite ein Rückschluss auf die Temperatur des flüssigen Metalls innerhalb der Kokille gezogen wird. In an advantageous development of the invention, the adjustment of the at least one narrow side of the mold can also be effected as a function of the temperature of the molten metal within the mold. For this purpose, the temperature of the metal within the mold is detected by the temperature of at least one side wall of the mold, preferably characterized in that drawn by the heat flows through the Kokillenkühlwasser at least one Kokillenseite a conclusion on the temperature of the liquid metal within the mold.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann anhand des Breitungsmodells die Breite des Metallstrangs in einzelnen Querschnittssegmenten entlang von dessen Gießrichtung berechnet werden. Hierbei werden die Dehnungen, die sich für die einzelnen Querschnittssegmente des Metallstrangs quer zur Gießrichtung, d. h. in einer Breite des Metallstrangs einstellen, aufaddiert, und auf Grundlage dessen dann die Breitung des Metallstrangs bzw. dessen Breite für das Ende der Stranggießanlage berechnet bzw. bestimmt. In an advantageous embodiment of the invention, the width of the metal strand in individual cross-sectional segments along the casting direction can be calculated on the basis of the Breitungsmodells. Here are the strains that are transverse to the casting direction for the individual cross-sectional segments of the metal strand, d. H. set in a width of the metal strand, added up, and then calculated on the basis of which or the width of the metal strand or the width of the end of the continuous casting or determined.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann das Breitungsmodell, bzw. dessen mathematisch-physikalisches Modell, einen Kriechansatz berücksichtigen. Diesbezüglich darf darauf verwiesen werden, dass hierfür der sogenannte vereinfachte Garofalo-Kriechansatz geeignet bzw. bewährt ist. Jedenfalls ist für das Breitungsmodell allgemein ein Kriechansatz für das sekundäre Kriechen im erstarrten Teil des Metallstrangs geeignet. In an advantageous embodiment of the invention, the Breitungsmodell, or its mathematical-physical model, take into account a creep. In this regard, it may be pointed out that for this purpose the so-called simplified Garofalo creep approach is suitable or proven. In any case, for the Breitungsmodell is generally a creep for the secondary creep in the solidified part of the metal strand suitable.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung werden bei Anwendung des Breitungsmodells und des Kriechansatzes für sekundäres Kriechen werkstoffspezifische Parameter des Metallstrangs und/oder die Prozesstemperatur des Metallstrangs während des Stranggießens berücksichtigt. Dies erfolgt vorzugsweise "online" und somit in Echtzeit während des Stranggießprozesses, um schnelle Anpassungen an eventuelle Prozessänderungen zu ermöglichen. In an advantageous embodiment of the invention, material-specific parameters of the metal strand and / or the process temperature of the metal strand during continuous casting are taken into account when using the Breitungsmodells and Kriechensatzes for secondary creep. This is preferably done "on-line" and thus in real-time during the continuous casting process to allow for rapid adjustments to eventual process changes.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann in dem Breitungsmodell auch ein Schrumpf des Metallstrangs entlang von dessen Gießrichtung berücksichtigt werden. In gleicher Weise wie bei der Bestimmung der Breitung des Metallstrangs kann dessen Schrumpf vorzugsweise in einzelnen Querschnittssegmenten entlang der Gießrichtung berechnet werden, was zu einer hohen Berechnungsgenauigkeit führt. In an advantageous embodiment of the invention, a shrinkage of the metal strand along the casting direction can be taken into account in the Breitungsmodell. In the same way as in the determination of the spreading of the metal strand, its shrinkage can preferably be calculated in individual cross-sectional segments along the casting direction, which leads to a high degree of accuracy of calculation.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung können auf Grundlage des Breitungsmodells auch eine Anstellung und/oder Anstellgeschwindigkeit für die zumindest eine Kokillen-Schmalseite bestimmt werden. Dies ist insbesondere bei einer geplanten Änderung der Gießgeschwindigkeit, mit der der Metallstrang vergossen wird, von Vorteil. In gleicher Weise kann auch die Anstellung der zumindest einen Kokillen-Schmalseite, und ggf. auch die hierzu gewählte Anstellungsgeschwindigkeit, in Abhängigkeit einer Überhitzung des flüssigen Metalls, einer Sekundärkühlung und/oder einem Analysenwechsel berechnet werden. Hierbei ist die Temperatur der Schmelze bzw. des flüssigen Metalls innerhalb der Kokille oder im vorgelagerten Thundish permanent zu bestimmen oder mittels eines Pfannen- und Verteilermodells zu berechnen. Durch temporäre Temperaturmessungen der Schmelze in der Pfanne bzw. in einem Verteiler wird das Pfannen- und Verteilermodell adaptiert. In an advantageous embodiment of the invention, a setting and / or pitch for the at least one narrow side of the mold can be determined on the basis of the Breitungsmodells. This is particularly advantageous for a planned change in the casting speed with which the metal strand is cast. In the same way, the employment of the at least one narrow side of the mold, and possibly also the employment speed selected for this purpose, can be calculated as a function of an overheating of the liquid metal, a secondary cooling and / or an analysis change. Here, the temperature of the melt or the liquid metal within the mold or in the upstream Thundish be permanently determined or calculated by means of a ladle and distributor model. By temporary temperature measurements of the melt in the pan or in a distributor, the ladle and distributor model is adapted.

Zur Lösung der obigen Aufgabe ist nach der vorliegenden Erfindung auch eine Vorrichtung zum Einstellen der Breite eines durch eine Kokille stranggegossenen Metallstrangs in einer Stranggießanlage vorgesehen, umfassend eine Recheneinrichtung, in der ein Breitungsmodell eingerichtet ist und auf Grundlage dessen in Abhängigkeit von zumindest einem Berechnungsparameter die Breite des Metallstrangs oder einer daraus gebildeten Bramme am Ende der Stranggießanlage berechnet und mit einem vorbestimmten Sollwert verglichen wird, wobei die Recheneinrichtung im Anschluss hieran ein Stellsignal erzeugt. Die Vorrichtung umfasst weiter ein mit zumindest einer Schmalseite der Kokille in Wirkverbindung stehendes Stellglied, das durch das Stellsignal angesteuert werden kann, um zumindest eine Schmalseite der Kokille einzustellen.In order to achieve the above object, according to the present invention, there is also provided an apparatus for adjusting the width of a continuous metal casting by a mold in a continuous casting machine, comprising a computing device in which a latitudinal model is set up and based on which, depending on at least one calculation parameter, the width the metal strand or a slab formed therefrom is calculated at the end of the continuous casting plant and compared with a predetermined desired value, wherein the computing device subsequently generates a control signal. The device further comprises a with at least one narrow side of the mold in Active connection standing actuator, which can be controlled by the control signal to adjust at least one narrow side of the mold.

In vorteilhafter Weiterbildung einer Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung kann zumindest eine Messeinrichtung vorgesehen sein, mit der eine Breite des Metallstrangs oder einer daraus gebildeten Bramme an einer Messstelle, die in einem vorbestimmten Abstand zur Austrittsöffnung der Kokille angeordnet ist, gemessen werden kann. Die Messeinrichtung kann entweder innerhalb der Strangführung der Stranggießanlage in deren oberen Teil und vorzugsweise in geringer Entfernung zur Kokillenunterkante, oder am Ende der Stranggießanlage oder außerhalb davon angeordnet sein. Es können auch zwei Messeinrichtungen vorgesehen sein, von denen die eine wie erläutert innerhalb der Strangführung, und die andere am Ende der Stranggießanlage oder außerhalb davon angeordnet sind. Jedenfalls führt das Vorsehen von zumindest einer Messeinrichtung zu einer nochmals verbesserten Genauigkeit in Bezug auf die Bestimmung der Breitung des Metallstrangs oder einer hieraus gebildeten Bramme. Ein weiterer Vorteil einer solchen Messeinrichtung ergibt sich für den Fall, wenn entlang der Stranggießanlage unvorhergesehene Störungen wie z.B. mit der Kühlwasserzufuhr o.ä. auftreten sollten – durch die Messeinrichtung, insbesondere bei einer Anordnung am Ende der Stranggießanlage oder außerhalb davon, ist es dann in solch einem Störungsfall möglich, die tatsächliche Breite des Metallstrangs oder einer hieraus gebildeten Bramme am Ende des Stranggießprozesses zu messen, um dann wie erläutert zumindest eine Schmalseite in der Kokille entsprechend einzustellen. Hierdurch können dann die Störungen zumindest vorübergehend kompensiert werden, um z.B. einen Produktionszyklus geordnet zu beenden. In an advantageous embodiment of a device according to the present invention, at least one measuring device can be provided, with which a width of the metal strand or a slab formed therefrom at a measuring point, which is arranged at a predetermined distance to the outlet opening of the mold, can be measured. The measuring device can either be arranged within the strand guide of the continuous casting plant in its upper part and preferably at a small distance to the mold bottom edge, or at the end of the continuous casting plant or outside thereof. It can also be provided two measuring devices, of which one as explained within the strand guide, and the other are arranged at the end of the continuous casting or outside thereof. In any case, the provision of at least one measuring device leads to a further improved accuracy with respect to the determination of the propagation of the metal strand or a slab formed therefrom. Another advantage of such a measuring device arises in the case when along the continuous casting unforeseen disturbances such. with the cooling water supply or similar should occur - by the measuring device, in particular in an arrangement at the end of the continuous casting or outside thereof, it is then possible in such a fault case to measure the actual width of the metal strand or a slab formed therefrom at the end of the continuous casting process, then at least as explained adjust a narrow side in the mold accordingly. In this way, the disturbances can then be compensated, at least temporarily, for example in order to obtain e.g. finish a production cycle in an orderly manner.

Bezüglich der Einstellung der zumindest einen Schmalseite der Kokille, die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich ist, darf zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Erläuterungen bezüglich der Einstellmöglichkeiten für die zumindest eine Schmalseite nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verwiesen werden. With regard to the adjustment of the at least one narrow side of the mold, which is possible with the device according to the invention may be made to avoid repetition of the above explanations regarding the adjustment options for at least one narrow side of the inventive method.

Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer schematisch vereinfachten Zeichnung im Detail beschrieben. Embodiments of the invention are described in detail with reference to a schematically simplified drawing.

Es zeigen:Show it:

1 ein Diagramm für den Verlauf der Temperatur in einem stranggegossenen Metallstrang in Abhängigkeit des Abstands vom Gießspiegel, errechnet auf Basis der vorliegenden Erfindung und zu deren Durchführung, 1 a diagram for the course of the temperature in a continuously cast metal strand as a function of the distance from the casting level, calculated on the basis of the present invention and for its implementation,

2 eine schematisch vereinfachte Darstellung einer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichteten Stranggießanlage, 2 a schematically simplified representation of an established for carrying out the method continuous casting,

3 eine prinzipiell vereinfachte Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die bei der Stranggießanlage von 2 zur Durchführung der Erfindung vorgesehen ist, 3 a simplified schematic representation of a device according to the invention, in the continuous casting of 2 is provided for carrying out the invention,

4 eine prinzipiell vereinfachte Darstellung von Schmalseiten einer Kokille von 2, zur Veranschaulichung der Veränderung eines Abstands der Stranggießanlage 20 zwischen diesen Schmalseiten, 4 a simplified representation of narrow sides of a mold of 2 to illustrate the change in a distance of the continuous casting 20 between these narrow sides,

5 eine prinzipiell vereinfachte Darstellung einer Schmalseite einer Kokille der Stranggießanlage 20 von 2, zur Veranschaulichung der Veränderung einer Neigung dieser Kokille, 5 a simplified schematic representation of a narrow side of a mold of the continuous casting 20 from 2 to illustrate the change in an inclination of this mold,

6 vereinfachte Querschnittsansichten eines stranggegossenen Metallstrangs, zur Veranschaulichung der Breitung des Metallstrangs, 6 simplified cross-sectional views of a continuously cast metal strand, illustrating the spreading of the metal strand,

7 ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Breitenanteils an der Position einer Messstelle, an welcher die Breitung eines Metallstrangs erfindungsgemäß gemessen wird, 7 a diagram illustrating a width proportion at the position of a measuring point, at which the propagation of a metal strand is measured according to the invention,

8 ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Verlaufs der Breite eines Metallstrangs innerhalb der Strangführung einer Stranggießanlage von 2, 8th a diagram illustrating a profile of the width of a metal strand within the strand guide of a continuous casting of 2 .

9 ein Diagramm zur Veranschaulichung einer Berechnung der Breitung eines Metallstrangs auf Grundlage des Breitungsmodells nach der vorliegenden Erfindung, für eine Variation der Gießgeschwindigkeit, 9 4 is a diagram illustrating a calculation of the expansion of a metal strand based on the spreading model according to the present invention, for a variation of the casting speed;

10 ein Diagramm zur Veranschaulichung einer Berechnung der Breitung eines Metallstrangs auf Grundlage des Breitungsmodells nach der vorliegenden Erfindung, für eine Variation der Überhitzung der Metallschmelze, und 10 a diagram illustrating a calculation of the expansion of a metal strand based on the Breitungsmodells according to the present invention, for a variation of the overheating of the molten metal, and

11 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens. 11 a flowchart illustrating the method according to the invention.

Beim Erstarren eines stranggegossenen Metallstrangs 10 in einer Stranggießanlage 20 (vgl. 2) nimmt die Durchschnittstemperatur des Metallstrangs nach Verlassen der Kokille stetig ab. In Folge einer Verringerung des spezifischen Volumens des Metalls bei sinkender Temperatur schrumpft der Metallstrang zusammen. Gleichzeitig nimmt die Breite des stranggegossenen Metallstrangs während des Gießprozesses innerhalb der Strangführung einer Stranggießanlage zu, nämlich wegen der ferrostatischen Last innerhalb des Metallstrangs und als Folge eines Kriechens des Materials bzw. eines Kriechprozesses innerhalb des Metallstrangs. Hierbei kann, in Abhängigkeit der verwendeten Stahlsorte, die Breitung um einige Faktoren größer sein als der Schrumpf. Der Breitungseffekt ist auch abhängig vom Werkstoff bzw. des zu vergießenden flüssigen Metalls und seines Erstarrungsgefüges, der ferrostatischen Last, sowie von Prozessparametern, wie Gießgeschwindigkeit, Überhitzung Sekundärkühlung und der StrangdickeWhen solidifying a continuously cast metal strand 10 in a continuous casting plant 20 (see. 2 ) decreases the average temperature of the metal strand after leaving the mold steadily. As a result of a reduction in the specific volume of the metal as the temperature decreases, the metal strand shrinks. At the same time, the width of the continuously cast metal strand increases during the casting process within the strand guide of a continuous casting plant, namely because of the ferrostatic load within the metal strand and as a result of creep of the material or creep process within the metal strand. In this case, depending on the type of steel used, the spread may be greater than the shrinkage by a few factors. The propagation effect is also dependent on the material or the liquid metal to be cast and its solidification structure, the ferrostatic load, as well as process parameters, such as casting speed, superheating secondary cooling and the strand thickness

Die vorliegende Erfindung stellt darauf ab, die resultierende Breitung eines stranggegossenen Metallstrangs, ggf. auch unter Berücksichtigung von dessen Schrumpf, insbesondere für das Ende einer Stranggießanlage zu berechnen, um in Abhängigkeit hiervon zumindest eine Schmalseite einer Kokille der Stranggießanlage entsprechend einzustellen. Dies ist insbesondere für den Fall von Bedeutung, wenn die Breite des Metallstrangs bzw. von hieraus gebildeten Brammen nach der Abkühlung in einer vom Kunden vorgegebenen engen Toleranz liegen muss. The present invention aims to calculate the resulting expansion of a continuously cast metal strand, possibly also taking into account its shrinkage, in particular for the end of a continuous casting plant, in order to adjust at least one narrow side of a mold of the continuous casting plant accordingly. This is particularly important in the case when the width of the metal strand or of slabs formed therefrom after cooling must be within a narrow tolerance specified by the customer.

Die Temperaturverteilung für einen stranggegossenen Metallstrang hängt u.a. vom Enthalpieverlauf ab, welcher z.B. auf Grundlage von Gibbs-Energien berechnet werden kann. Diese Temperaturverteilung ist im Diagramm von 1 dargestellt, nämlich über der Stranglänge und in Abhängigkeit des Abstands vom Gießspiegel. Es sind jeweils die Temperaturen in der Strangmitte an dessen Oberfläche und im Kern gezeigt. Außerdem ist die mittlere Temperatur dargestellt. Die Solidus- und Liquidus-Linien geben an, an welcher Stelle es zu einer Durcherstarrung des Metallstrangs kommt. Die Berechnung der Temperaturverteilung, wie in dem Diagramm von 1 dargestellt, mit Hilfe der Gibbs-Energie kann mit einem Verfahren erfolgen, welches aus DE 10 2011 082 158 A1 bekannt ist. Hierbei wird die Temperaturverteilung, die im Inneren eines stranggegossenen Metallstrangs herrscht, mittels eines auf einer dynamischen Temperatur-Regelung beruhenden Temperaturberechnungsmodells, wie z.B. das DSC (Dynamic Solidification Control), berechnet. Hierbei kann die Gesamtenthalpie aus der Summe der freien molaren Enthalpieen (Gibbs’schen Energien) aller im Material des Metallstrangs aktuellen vorhandenen Phasen und/oder Phasenanteile berechnet werden. An dieser Stelle wird zur Vermeidung von Wiederholungen ausdrücklich auf den gesamten Inhalt von DE 10 2011 082 158 A1 Bezug genommen.The temperature distribution for a continuously cast metal strand depends, inter alia, on the enthalpy curve, which can be calculated, for example, on the basis of Gibbs energies. This temperature distribution is in the diagram of 1 represented, namely over the strand length and as a function of the distance from the casting mirror. In each case, the temperatures in the strand center are shown on the surface and in the core. In addition, the average temperature is shown. The solidus and liquidus lines indicate where solidification of the metal strand occurs. The calculation of the temperature distribution, as in the diagram of 1 shown, with the help of Gibbs energy, can be done with a method that out DE 10 2011 082 158 A1 is known. In this case, the temperature distribution which prevails inside a continuously cast metal strand is calculated by means of a temperature calculation model based on a dynamic temperature control, for example the DSC (Dynamic Solidification Control). In this case, the total enthalpy can be calculated from the sum of the free molar enthalpy (Gibbs energies) of all present in the material of the metal strand existing phases and / or phase components. At this point is to avoid repetition expressly on the entire contents of DE 10 2011 082 158 A1 Referenced.

2 zeigt in schematisch vereinfachter Darstellung eine Stranggießanlage 20 zum Stranggießen eines Metallstrangs 10, wobei mit dieser Stranggießanlage 20 ein erfindungsgemäßes Verfahren durchgeführt werden kann. Zu diesem Zweck ist die Stranggießanlage 20 mit einer Rechnereinrichtung 120 bzw. Recheneinrichtung ausgestattet, wobei diese Recheneinrichtung 120 mit einem als metallurgisches Prozessmodell ausgebildeten Temperaturberechnungsmodell ausgestattet ist, das eine Temperaturregelung aufweist oder darauf beruht. Mit dem Temperaturberechnungsmodell, z.B. dem vorstehend bereits genannten DSC (Dynamic Solidification Control) kann die Temperaturverteilung berechnet werden, die im Inneren eines aus flüssigem Metall gegossenen Metallstrangs herrscht. 2 shows a schematic simplified representation of a continuous casting 20 for continuous casting of a metal strand 10 , being with this continuous casting machine 20 an inventive method can be performed. For this purpose, the continuous casting plant 20 with a computer device 120 Equipped or computing device, said computing device 120 is equipped with a designed as a metallurgical process model temperature calculation model, which has a temperature control or based on it. With the temperature calculation model, for example the DSC (Dynamic Solidification Control) already mentioned above, the temperature distribution prevailing inside a metal strand cast from liquid metal can be calculated.

Das vorstehend genannte metallurgische Prozessmodell ist Teil eines Breitungsmodells BM, das in der Recheneinrichtung 120 eingerichtet ist. Vorzugsweise umfasst das Breitungsmodell BM sowohl ein thermodynamisches Modell TM zur Bestimmung der Temperaturen und der Strangschalendicken des Metallstrangs 10 als auch ein mathematisch-physikalisches Modell MPM zur Bestimmung des Kriechens des Metallstrangs 10, wobei die Modelle TM und MPM miteinander gekoppelt sind (3). The above-mentioned metallurgical process model is part of a spreading model BM that is used in the computing device 120 is set up. Preferably, the Breitungsmodell BM includes both a thermodynamic model TM for determining the temperatures and strand shell thicknesses of the metal strand 10 as well as a mathematical-physical model MPM for determining the creep of the metal strand 10 , where the models TM and MPM are coupled together ( 3 ).

Der Metallstrang 10 weist vor seiner Durcherstarrung im Kern einen flüssigen bzw. sumpfigen Anteil 14 auf. In dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist eine Sumpfspitze 16, die die Erstarrungslänge des Metallstrangs 10 definiert, in einem, in Gießrichtung betrachteten, Endbereich einer Sekundärkühlung 22 ausgebildet. An dem Metallstrang 10 sind zu dessen Verformung und Stützung eine Mehrzahl von Rollensegmenten 24 oder allgemein Segmente angeordnet, die mit Stützrollen oder Strangführungsrollen 26 versehen und hydraulisch verstellbar ausgebildet sind. Die Strangführungsrollen 26 sind anstellbar und teilweise drehangetrieben ausgebildet. The metal strand 10 indicates its solidification in the core of a liquid or swampy portion 14 on. In the embodiment according to 2 is a swamp top 16 representing the solidification length of the metal strand 10 defined, in a, viewed in the casting direction, end portion of a secondary cooling 22 educated. On the metal strand 10 are for its deformation and support a plurality of roller segments 24 or generally segments arranged with support rollers or strand guide rollers 26 provided and are designed to be hydraulically adjustable. The strand guide rollers 26 are adjustable and partly rotationally driven.

Die Stranggießanlage 20 weist ein Verteilergefäß bzw. Gießverteiler 28 und eine daran angeschlossene Stranggießkokille 130 auf. Aus einer Gießpfanne 32 läuft Stahlschmelze in den Gießverteiler 28 und von dort aus in die Kokille 130. Unterhalb der Kokille 130 sind eine Mehrzahl von Strangführungsrollen 26 zur Abstützung einer Ober- und Unterseite des Metallstrangs 10 vorgesehen bzw. angeordnet, wobei der Metallstrang in diesem Bereich zunächst eine sehr dünne Strangschale aufweist. Der Metallstrang 10 durchläuft anschließend einen kreisbogenförmigen Bereich, und läuft dann in einer Richtzone aus und kann z.B. in einer nachgeordneten Schere oder Brennschneidmaschine in Brammen getrennt werden. The continuous casting plant 20 has a distribution vessel or casting distributor 28 and an attached continuous casting mold 130 on. From a ladle 32 molten steel flows into the casting distributor 28 and from there into the mold 130 , Below the mold 130 are a plurality of strand guide rollers 26 for supporting a top and bottom of the metal strand 10 provided or arranged, wherein the metal strand in this area initially has a very thin strand shell. The metal strand 10 then passes through a circular arc-shaped area, and then runs out in a straightening zone and can be separated for example in slabs in a downstream scissors or flame cutting machine.

In der 2 ist mit dem Bezugszeichen „21“ stark vereinfacht ein Ende der Stranggießanlage 20 symbolisiert, wobei mittels der Erfindung u.a. eine resultierende Breite eines Metallstrangs 10 an diesem Ende 21 berechnet wird, als Grundlage für eine nachfolgende Einstellung von zumindest einer Schmalseite der Kokille 130. An dem Ende 21 der Stranggießanlage 20 ist der Metallstrang 10 abgekühlt und im Wesentlichen durcherstarrt, wobei der Metallstrang 10 auch bereits zu einzelnen Brammen vereinzelt sein kann. In the 2 is denoted by the reference numeral " 21 "Greatly simplifies the end of the continuous casting plant 20 symbolizes, by means of the invention, inter alia, a resulting width of a metal strand 10 at this end 21 is calculated as the basis for a subsequent adjustment of at least one narrow side of the mold 130 , At the end 21 the continuous casting plant 20 is the metal strand 10 cooled and in the Essentially solidified, with the metal strand 10 also already isolated to individual slabs.

Erfindungsgemäß ist bei der Stranggießanlage 20 von 2 zumindest eine Messeinrichtung 100 vorgesehen. Die Messeinrichtung 100 kann an einer Messstelle 102, nämlich unterhalb einer Austrittsöffnung 132 der Kokille 130 und in vergleichsweise geringem Abstand hierzu angeordnet sein, um die Breite des Metallstrangs 10 an dieser Stelle zu messen. Ergänzend oder alternativ kann eine Messeinrichtung 100 auch an einer Messstelle 104, nämlich am Ende 21 der Stranggießanlage 20 oder außerhalb davon angeordnet sein, um die Breite des durcherstarrten und abgekühlten Metallstrangs 10 oder die Breite einer hieraus gebildeten Bramme zu messen. In Bezug auf die Anordnung einer Messeinrichtung 100 darf darauf hingewiesen werden, dass die zugeordnete Messstelle sich in einem vorbestimmten Abstand zur Austrittsöffnung 132 der Kokille 130 befindet. Die Messeinrichtung 100 ist durch eine Signalleitung 122 an die vorstehend bereits genannte Recheneinrichtung 120 angeschlossen, so dass die an der Messstelle 102, 104 gemessene Breite des Metallstrangs 10 an die Recheneinrichtung 120 übermittelt wird. Bezüglich der Signalleitung 122 darf darauf hingewiesen werden, dass es sich hierbei entweder um eine physische Signalleitung oder um eine geeignete Funkstrecke oder dergleichen handeln kann. According to the invention is in the continuous casting 20 from 2 at least one measuring device 100 intended. The measuring device 100 can at a measuring point 102 , namely below an outlet opening 132 the mold 130 and be arranged at a relatively small distance to the width of the metal strand 10 to measure at this point. Additionally or alternatively, a measuring device 100 also at a measuring point 104 , in the end 21 the continuous casting plant 20 or outside of it, the width of the solidified and cooled metal strand 10 or to measure the width of a slab formed therefrom. With regard to the arrangement of a measuring device 100 may be noted that the associated measuring point is at a predetermined distance from the outlet opening 132 the mold 130 located. The measuring device 100 is through a signal line 122 to the above-mentioned computing device 120 connected so that the at the measuring point 102 . 104 measured width of the metal strand 10 to the computing device 120 is transmitted. Regarding the signal line 122 It should be noted that this may be either a physical signal line or a suitable radio link or the like.

3 zeigt prinzipiell und stark vereinfacht eine Vorrichtung 1 nach der vorliegenden Erfindung, mit der wie vorstehend erläutert an der Messstelle 102, zum Beispiel bei einer Stranggießanlage 20 von 2, die Breite B eines Metallstrangs 10 gemessen werden kann. Ergänzend oder alternativ kann die Breite des Metallstrangs 10 oder einer hieraus gebildeten Bramme auch an der Messstelle 104, nämlich am Ende 21 der Stranggießanlage 20 bestimmt werden. Hierzu umfasst die Vorrichtung 1 eine Messeinrichtung 100, die an der Messstelle 102 bzw. 104 (vgl. 2) positioniert sein kann, und die Recheneinrichtung 120, mit der die Messeinrichtung 100 über die Signalleitung 122 verbunden ist. Entsprechend kann mit der Recheneinrichtung 120 eine Veränderung der Breite des Metallstrangs 10 an der Messstelle 102, bzw. eine Veränderung der Breite des Metallstrangs 10 oder einer hieraus gebildeten Bramme an der Messstelle 104, im Vergleich zu der Breite, die der Metallstrang 10 an der Austrittsöffnung 132 der Kokille 130 aufweist, bestimmt werden. 3 shows in principle and greatly simplified a device 1 according to the present invention, with the as explained above at the measuring point 102 For example, in a continuous casting plant 20 from 2 , the width B of a metal strand 10 can be measured. Additionally or alternatively, the width of the metal strand 10 or a slab formed therefrom also at the measuring point 104 , in the end 21 the continuous casting plant 20 be determined. For this purpose, the device comprises 1 a measuring device 100 at the measuring point 102 respectively. 104 (see. 2 ), and the computing device 120 with which the measuring device 100 over the signal line 122 connected is. Accordingly, with the computing device 120 a change in the width of the metal strand 10 at the measuring point 102 , or a change in the width of the metal strand 10 or a slab formed therefrom at the measuring point 104 , compared to the width of the metal strand 10 at the exit opening 132 the mold 130 has to be determined.

Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ist in der Recheneinrichtung 120 das Breitungsmodell BM eingerichtet, auf Grundlage dessen die Breite des Metallstrangs 10 an dem Ende 21 der Stranggießanlage 20 (vgl. 2) berechnet und mit einem vorbestimmten Sollwert verglichen wird, wobei die Recheneinrichtung 120 im Anschluss hieran ein Stellsignal erzeugt. Dieses Stellsignal wird über eine weitere Signalleitung 122 an ein mit zumindest einer Schmalseite 134 der Kokille 130 in Wirkverbindung stehendes Stellglied 136 übertragen, wodurch dann die Schmalseite 134 der Kokille 130 geeignet angestellt wird. For the purposes of the present invention is in the computing device 120 established the Breitungsmodell BM, based on which the width of the metal strand 10 at the end 21 the continuous casting plant 20 (see. 2 ) is calculated and compared with a predetermined setpoint, wherein the computing means 120 Following this, a control signal is generated. This actuating signal is transmitted via another signal line 122 to one with at least one narrow side 134 the mold 130 operatively connected actuator 136 transferred, which then the narrow side 134 the mold 130 is suitably employed.

4 zeigt prinzipiell vereinfacht die beiden Schmalseiten 134 der Kokille 130, die durch einen Abstand A zueinander beabstandet sind. Mittels einer Ansteuerung durch ein Stellglied 136 kann der Abstand A zwischen diesen Schmalseiten 134 geeignet geändert werden, um dadurch die Breite des Metallstrangs 10 an der Austrittsöffnung 132 der Kokille 130 zu beeinflussen. Optional ist es hierbei auch möglich, die Neigung einer Schmalseite 134 bezüglich der Vertikalen V zu verändern, wie es prinzipiell vereinfacht in der Darstellung von 5 gezeigt ist. Hierbei kann beispielsweise ein oberer Rand der Schmalseite 134 um eine Strecke N bezüglich des unteren Rands der Schmalseite 134 verschoben werden, so dass eine Oberfläche der Schmalseite 134 mit der Vertikalen V einen Winkel einschließt. 4 shows in principle simplifies the two narrow sides 134 the mold 130 , which are spaced apart by a distance A. By means of a control by an actuator 136 can the distance A between these narrow sides 134 be changed suitably, thereby the width of the metal strand 10 at the exit opening 132 the mold 130 to influence. Optionally, it is also possible, the inclination of a narrow side 134 with respect to the vertical V to change, as it is simplified in principle in the presentation of 5 is shown. In this case, for example, an upper edge of the narrow side 134 by a distance N with respect to the lower edge of the narrow side 134 be moved, leaving a surface of the narrow side 134 with the vertical V includes an angle.

6 zeigt vereinfacht Querschnittsansichten eines stranggegossenen Metallstrangs 10, und verdeutlicht die Zunahme des Metallstrangs 10 in seiner Breite B in Folge von Breitung. Hierbei verdeutlichen die Bereiche I in der Mitte von 6 die Breitenänderung des Metallstrangs 10 in Folge von Breitung bzw. eines Kriechens des Materials. Die Bereiche II in der unteren Darstellung von 6 verdeutlichen eine Breitenänderung des Metallstrangs 10 in Folge von Breitung und Ausbauchung. 6 shows simplified cross-sectional views of a continuously cast metal strand 10 , and illustrates the increase in the metal strand 10 in its width B as a result of spreading. Here are the areas I in the middle of 6 the width change of the metal strand 10 as a result of spreading or creeping of the material. The areas II in the lower part of 6 illustrate a change in width of the metal strand 10 as a result of spreading and bulging.

Die Erfindung funktioniert nun wie folgt:
Beim Stranggießen eines Metallstrangs 10 wird durch die Recheneinrichtung 120 auf Grundlage des Breitungsmodells BM die Breite des Metallstrangs 10 oder einer hieraus gebildeten Bramme für das Ende 21 der Stranggießanlage 20 berechnet und mit einem vorbestimmten Sollwert verglichen, wobei anschließend zumindest eine Schmalseite 134 der Kokille 130 durch ein zugeordnetes Stellglied 136 geeignet eingestellt wird, nämlich in Abhängigkeit der für das Ende 21 der Stranggießanlage berechneten Breite B des Metallstrangs 10. The invention now works as follows:
In the continuous casting of a metal strand 10 is through the computing device 120 based on the Breitungsmodell BM the width of the metal strand 10 or a slab formed therefrom for the end 21 the continuous casting plant 20 calculated and compared with a predetermined setpoint, then at least one narrow side 134 the mold 130 by an associated actuator 136 is set appropriately, namely in dependence on the end 21 the continuous caster calculated width B of the metal strand 10 ,

Für die Berechnung der Breite des Metallstrangs 10 am Ende 21 der Stranggießanlage 20 werden Berechnungsparameter berücksichtigt, die wenigstens die physikalischen Eigenschaften des Werkstoffs des Metallstrangs, die Temperatur des Metalls in der Kokille 130, die Gießgeschwindigkeit des Metallstrangs 10, Überhitzung und die Geometrie des Metallstrangs 10 umfassen. In 3 ist das Bezugszeichen "140" dahingehend zu verstehen, dass von dem Breitungsmodell BM in der Recheneinrichtung 120 auch eine Änderung der Prozessparameter des Stranggießprozesses, wie Überhitzung, Gießgeschwindigkeit und Wasserkühlung, berücksichtigt werden können, und dies dann in die Ansteuerung des Stellglieds 136 zum Anstellen der zumindest einen Schmalseite 134 einfließt. For the calculation of the width of the metal strand 10 at the end 21 the continuous casting plant 20 are taken into account calculation parameters that at least the physical properties of the material of the metal strand, the temperature of the metal in the mold 130 , the casting speed of the metal strand 10 , Overheating and the geometry of the metal strand 10 include. In 3 is the reference numeral " 140 to understand that of the breadth model BM in the computing device 120 also a change of the process parameters of the continuous casting process, such as overheating, Casting speed and water cooling, can be considered, and this then in the control of the actuator 136 for hiring the at least one narrow side 134 flows.

Wie vorstehend erläutert, kann eine Messeinrichtung 100 an der Messstelle 102 und/oder an der Messstelle 104 vorgesehen sein, um dort die Breite des Metallstrangs 10 (an der Messstelle 102), bzw. die Breite des Metallstrangs 10 oder einer hieraus gebildeten Bramme (an der Messstelle 104) zu bestimmen. Mit der Breitenmessung durch die Messeinrichtung 100 kann somit eine Veränderung der Breite des Metallstrangs 10 bzw. einer Bramme an der jeweiligen Messstelle 102, 104 im Vergleich zur Breite des Metallstrangs 10 an der Austrittsöffnung 132 der Kokille 130 ermittelt werden, und dann mit einem vorbestimmten Sollwert für die Breite des Metallstrangs 10 oder einer hieraus gebildeten Bramme vergleichen werden. Hierbei bildet dann der durch die Messeinrichtung 100 erzeugte Messwert für die Breite des Metallstrangs 10 oder einer hieraus gebildeten Bramme einen weiteren Berechnungsparameter für die Berechnung in dem Breitungsmodell BM. As explained above, a measuring device 100 at the measuring point 102 and / or at the measuring point 104 be provided to there the width of the metal strand 10 (at the measuring point 102 ), or the width of the metal strand 10 or a slab formed therefrom (at the measuring point 104 ). With the width measurement by the measuring device 100 Thus, a change in the width of the metal strand 10 or a slab at the respective measuring point 102 . 104 compared to the width of the metal strand 10 at the exit opening 132 the mold 130 be determined, and then with a predetermined target value for the width of the metal strand 10 or a slab formed therefrom. Here then forms the by the measuring device 100 generated measured value for the width of the metal strand 10 or a slab formed therefrom, a further calculation parameter for the calculation in the breadth model BM.

Bezüglich der in 4 gezeigten Veränderung des Abstands A zwischen den Schmalseiten 134 darf darauf hingewiesen werden, dass eine solche Breiteneinstellung der Kokille 130 auch unter Berücksichtigung einer Veränderung der flüssigen Stahltemperatur bzw. Überhitzung, der Gießgeschwindigkeit und der Sekundärkühlung erfolgen kann, wodurch dann die Breitenabweichung des Metallstrangs 10 als Folge von dessen Breitung minimiert wird. Regarding the in 4 shown change in the distance A between the narrow sides 134 It should be noted that such a width adjustment of the mold 130 also taking into account a change in the liquid steel temperature or overheating, the casting speed and the secondary cooling can take place, whereby the width deviation of the metal strand 10 as a result of its propagation is minimized.

Bezüglich der in 5 gezeigten Veränderung des Neigungswinkels einer Schmalseite 134 der Kokille 130 darf darauf hingewiesen werden, dass hierdurch eine Ausbauchung II des Metallstrangs 10 minimiert werden kann, ggf. in Verbindung mit einer geeigneten Anpassung der Wasserkühlung im Bereich der Sekundärkühlung 22, und ggf. in Verbindung mit einer Anpassung einer Kühlung der Schmalseiten 134 der Kokille 130. Regarding the in 5 shown change in the inclination angle of a narrow side 134 the mold 130 may be noted that this causes a bulge II of the metal strand 10 can be minimized, possibly in conjunction with a suitable adaptation of the water cooling in the secondary cooling 22 , and possibly in conjunction with an adjustment of a cooling of the narrow sides 134 the mold 130 ,

7 zeigt ein Diagramm zur Definition des Breitenanteils des Metallstrangs 10 an der Position der Messstelle 102, beispielhaft für zwei verschiedene Gießgeschwindigkeiten (mit v1 > v2). Es ist zu erkennen, dass der Breitungszuwachs mit zunehmendem Abstand vom Gießspiegel bzw. von der Austrittsöffnung 132 der Kokille 130 stetig abnimmt und beispielsweise in einem Abstand von 15 Metern vom Gießspiegel nicht weiter zunimmt bzw. von dort an konstant verläuft. 7 shows a diagram for defining the width proportion of the metal strand 10 at the position of the measuring point 102 , for example, for two different casting speeds (with v1> v2). It can be seen that the increase in width increases with increasing distance from the casting mirror or from the outlet opening 132 the mold 130 decreases steadily and, for example, at a distance of 15 meters from the casting level does not increase or runs from there to constant.

8 zeigt ein Diagramm zur Verdeutlichung des Verlaufs der Breitung des Metallstrangs 10 innerhalb der Strangführung bei der Stranggießanlage 20 von 2, wobei der Graph G1 die Breitung und der Graph G2 den Schrumpf des Metallstrangs 10 darstellen. 8th shows a diagram to illustrate the course of the propagation of the metal strand 10 within the strand guide at the continuous casting plant 20 from 2 where the graph G1 is the propagation and the graph G2 is the shrinkage of the metal strand 10 represent.

In 9 und 10 sind jeweils Diagramme gezeigt, mit denen die Berechnung der Breitung des Metallstrangs 10 auf Grundlage des Breitungsmodells nach der vorliegenden Erfindung veranschaulicht wird, wobei dies für eine Variation der Gießgeschwindigkeit (9, mit v1 > v2) bzw. für eine Variation der Überhitzung (10, mit Überhitzung H1 > Überhitzung H2) erfolgt. In 9 and 10 In each case diagrams are shown, with which the calculation of the spreading of the metal strand 10 based on the Breitungsmodells according to the present invention, this being for a variation of the casting speed ( 9 , with v1> v2) or for a variation of overheating ( 10 , with overheating H1> overheating H2).

11 zeigt ein Flussdiagramm, das die vorstehend erläuterten Aspekte der vorliegenden Erfindung nochmals veranschaulicht. Bei den hierin gezeigten Parametern a, b, c und d, mit denen das mathematisch-physikalische Modell MPM geregelt wird, kann es sich um die Parameter des Garofalo-Ansatzes und dessen Regressionskoeffizienten handeln. 11 FIG. 12 is a flow chart illustrating the above-described aspects of the present invention again. FIG. The parameters a, b, c and d shown herein, which govern the mathematical-physical model MPM, may be the parameters of the Garofalo approach and its regression coefficients.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Metallstange metal rod
2020
Stranggießanlage continuous casting plant
2121
Ende der Bramme End of the slab
100100
Messeinrichtung measuring device
102102
Messstelle measuring point
104104
Messstelle measuring point
120120
Recheneinrichtung computing device
130130
Kokille mold
132132
Austrittsöffnung outlet opening
134134
Schmalseite narrow side
136136
Stellglied actuator
BMBM
Breitungsmodell Breitungsmodell
BB
Berechnete Breite Calculated width
H1H1
Überhitzung overheating
H2H2
Überhitzung overheating
TMTM
thermodynamisches Modell thermodynamic model
MPMMPM
mathematisch-physikalisches Modell mathematical-physical model

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • JP 61232049 [0004] JP 61232049 [0004]
  • EP 2762251 B1 [0005, 0005] EP 2762251 B1 [0005, 0005]
  • DE 102011082158 A1 [0047, 0047] DE 102011082158 A1 [0047, 0047]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • Fachartikeln "Numerical Simulation of Slab Broadening in Continuous Casting of Steel", Intech, Chapter 23, 2012 [0003] Papers "Numerical Simulation of Slab Broadening in Continuous Casting of Steel", Intech, Chapter 23, 2012 [0003]
  • "Effect of Casting Speed on Slab Broadening in Continuous Casting", steel research int. 82, No. 11, 2011 von Jian-Xun Fu und Wenig-Sing Hwang [0003] "Effect of Casting Speed on Slab Broadening in Continuous Casting", steel research int. 82, no. 11, 2011 by Jian-Xun Fu and Wenig-Sing Hwang [0003]

Claims (21)

Verfahren zum Einstellen der Breite eines durch eine Kokille (130) stranggegossenen Metallstrangs (10) in einer Stranggießanlage (20), bei dem eine Breitenkorrektur für den Metallstrang (10) berechnet und als Stellgröße zum Verstellen mindestens einer Schmalseite der Kokille (130) ausgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass auf Grundlage eines Breitungsmodells (BM) durch eine Recheneinrichtung (120) die Breite (B) des Metallstrangs (10) oder einer daraus gebildeten Bramme am Ende (21) der Stranggießanlage (20) in Abhängigkeit von zumindest einem Berechnungsparameter berechnet und mit einem vorbestimmten Sollwert verglichen wird, wobei zumindest eine Schmalseite (134) der Kokille (130), vorzugsweise beide Schmalseiten (134) der Kokille (130), in Abhängigkeit der für das Ende (21) der Stranggießanlage (20) berechneten Breite (B) des Metallstrangs (10) bzw. der Bramme eingestellt wird/werden. Method for adjusting the width of a through a mold ( 130 ) continuously cast metal strand ( 10 ) in a continuous casting plant ( 20 ), in which a width correction for the metal strand ( 10 ) and as a manipulated variable for adjusting at least one narrow side of the mold ( 130 ), characterized in that based on a Breitungsmodells (BM) by a computing device ( 120 ) the width (B) of the metal strand ( 10 ) or a slab formed therefrom at the end ( 21 ) of the continuous casting plant ( 20 ) is calculated as a function of at least one calculation parameter and compared with a predetermined desired value, wherein at least one narrow side ( 134 ) of the mold ( 130 ), preferably both narrow sides ( 134 ) of the mold ( 130 ), depending on the end ( 21 ) of the continuous casting plant ( 20 ) calculated width (B) of the metal strand ( 10 ) or the slab is / are set. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung der zumindest einen Schmalseite (134) der Kokille (130) in Abhängigkeit der für das Ende (21) der Stranggießanlage (20) berechneten Breite (B) des Metallstrangs (10) durch die Recheneinrichtung (120) eingestellt, vorzugsweise geregelt wird. Method according to claim 1, characterized in that the adjustment of the at least one narrow side ( 134 ) of the mold ( 130 ) depending on the end ( 21 ) of the continuous casting plant ( 20 ) calculated width (B) of the metal strand ( 10 ) by the computing device ( 120 ) is set, preferably regulated. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Breitungsmodell (BM) ein thermodynamisches Modell (TM) und ein mathematisch-physikalisches Modell (MPM) umfasst, wobei mittels des thermodynamischen Modells (TM) Temperaturen und Strangschalendicken des Metallstrangs (10) an jeder Position des Metallstrangs (10) in der Stranggießanlage (20) bestimmt werden, wobei mittels des mathematisch-physikalischen Modells (MPM) ein Kriechen des Metallstrangs (10) bestimmt wird, wobei das thermodynamische Modell (TM) und das mathematisch-physikalische Modell (MPM) miteinander gekoppelt sind, so dass mit den durch diese Modelle bestimmten Werten die Breite (B) des Metallstrangs (10) oder einer daraus gebildeten Bramme am Ende (21) der Stranggießanlage (20) bestimmt wird. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the Breitungsmodell (BM) comprises a thermodynamic model (TM) and a mathematical-physical model (MPM), wherein by means of the thermodynamic model (TM) temperatures and strand shell thicknesses of the metal strand ( 10 ) at each position of the metal strand ( 10 ) in the continuous casting plant ( 20 ), whereby a creep of the metal strand is determined by means of the mathematical-physical model (MPM) ( 10 ), wherein the thermodynamic model (TM) and the mathematical-physical model (MPM) are coupled to one another such that the values (B) of the metal strand ( 10 ) or a slab formed therefrom at the end ( 21 ) of the continuous casting plant ( 20 ) is determined. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem thermodynamischen Modell (TM) thermodynamische Zustandsänderungen des gesamten Metallstrangs (10) in einem mathematischen Simulationsmodell, beinhaltend eine Wärmeleitungsgleichung, berechnet werden, auf Grundlage dessen ein Rückschluss auf die Temperatur des Metallstrangs (10) entlang der Stranggießanlage (20) möglich ist.A method according to claim 3, characterized in that in the thermodynamic model (TM) thermodynamic state changes of the entire metal strand ( 10 ) are calculated in a mathematical simulation model, including a heat equation, based on which a conclusion on the temperature of the metal strand ( 10 ) along the continuous casting plant ( 20 ) is possible. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das mathematisch-physikalische Modell (MPM) einen Kriechansatz, insbesondere einen Ansatz für sekundäres Kriechen, berücksichtigt.Method according to claim 3 or 4, characterized in that the mathematical-physical model (MPM) takes into account a creep process, in particular an approach for secondary creep. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass für den Kriechansatz werkstoffspezifische Parameter des Metallstrangs (10) und/oder die Prozesstemperatur des Metallstrangs (10) während des Stranggießens berücksichtigt werden. A method according to claim 5, characterized in that for the creep material-specific parameters of the metal strand ( 10 ) and / or the process temperature of the metal strand ( 10 ) during continuous casting. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mittels des thermodynamischen Modells (TM) bestimmten Werte für die Berechnung durch das mathematisch-physikalische Modell (MPM) berücksichtigt werden.Method according to one of Claims 3 to 6, characterized in that the values determined by means of the thermodynamic model (TM) are taken into account for the calculation by the mathematical-physical model (MPM). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Berechnungsparameter, der in dem Breitungsmodell (BM) berücksichtigt wird, wenigstens die physikalischen Eigenschaften des Werkstoffs des Metallstrangs (10), die Temperatur des Metalls in der Kokille (130), die Gießgeschwindigkeit des Metallstrangs (10), die Überhitzung und/oder die Geometrie des Metallstrangs (10 umfasst. Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the at least one calculation parameter, which is taken into account in the Breitungsmodell (BM), at least the physical properties of the material of the metal strand ( 10 ), the temperature of the metal in the mold ( 130 ), the casting speed of the metal strand ( 10 ), the overheating and / or the geometry of the metal strand ( 10 includes. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Berechnungsparameter während des Stranggießprozesses und somit in Echtzeit („Online“) ermittelt wird. A method according to claim 8, characterized in that the at least one calculation parameter during the continuous casting process and thus in real time ("online") is determined. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Breitung des Metallstrangs (10) auf Grundlage des Breitungsmodells (BM) in einzelnen Querschnittssegmenten des Metallstrangs (10) entlang seiner Gießrichtung berechnet wird.Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that the spreading of the metal strand ( 10 ) based on the Breitungsmodells (BM) in individual cross-sectional segments of the metal strand ( 10 ) is calculated along its casting direction. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Breitungsmodell (BM) ein Schrumpf des Metallstrangs (10) entlang der Gießrichtung berücksichtigt wird.Method according to one of claims 1 to 10, characterized in that in the Breitungsmodell (BM) a shrinkage of the metal strand ( 10 ) is taken into account along the casting direction. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Breite (B) des Metallstrangs (10) oder einer daraus gebildeten Bramme an zumindest einer Messstelle (102; 104) in einem vorbestimmten Abstand zur Austrittsöffnung (132) der Kokille (130) gemessen wird und der entsprechende Messwert dieser Breite (B) an die Recheneinrichtung (120) geleitet wird, um in dem Breitungsmodell (BM) berücksichtigt zu werden. Method according to one of claims 1 to 11, characterized in that a width (B) of the metal strand ( 10 ) or a slab formed therefrom at at least one measuring point ( 102 ; 104 ) at a predetermined distance from the outlet opening ( 132 ) of the mold ( 130 ) and the corresponding measured value of this width (B) is sent to the computing device ( 120 ) to be considered in the Breitungsmodell (BM). Verfahren nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, dass sich die zumindest eine Messstelle (102; 104) innerhalb der Strangführung der Stranggießanlage (20) in deren oberen Teil, vorzugsweise in einer Entfernung von 4 bis 12 Metern von einer Austrittsöffnung (132) der Kokille (130), und/oder am Ende der Stranggießanlage (20) oder außerhalb davon befindet. A method according to claim 12, characterized in that the at least one measuring point ( 102 ; 104 ) within the strand guide of the continuous casting plant ( 20 ) in its upper part, preferably at a distance of 4 to 12 meters from an exit opening ( 132 ) of the mold ( 130 ), and or at the end of the continuous casting plant ( 20 ) or outside of it. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Metalls innerhalb der Kokille (130) durch die Temperatur zumindest einer Seitenwand der Kokille (130) erfasst wird, vorzugsweise, dass die Temperatur des Metalls innerhalb der Kokille (130) durch die abgeführten Wärmeströme über das Kokillenkühlwasser an zumindest einer Kokillenseite erfasst wird.Method according to one of claims 1 to 13, characterized in that the temperature of the metal within the mold ( 130 ) by the temperature of at least one side wall of the mold ( 130 ), preferably that the temperature of the metal within the mold ( 130 ) is detected by the discharged heat flows through the Kokillenkühlwasser on at least one Kokillenseite. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anstellung und/oder eine Anstellgeschwindigkeit für die zumindest eine Kokillen-Schmalseite (134) auf Grundlage des Breitungsmodells (BM) bestimmt wird.Method according to one of claims 1 to 14, characterized in that an employment and / or a Anstellgeschwindigkeit for the at least one Kokillen narrow side ( 134 ) is determined on the basis of the Breitungsmodells (BM). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anstellung und/oder eine Anstellgeschwindigkeit für die zumindest eine Kokillen-Schmalseite (134) in Abhängigkeit einer Überhitzung (H1; H2) des flüssigen Metalls, aus dem der Metallstrang (10) vergossen wird, einer Sekundärkühlung und/oder einem Analysenwechsel bestimmt wird. Method according to one of claims 1 to 15, characterized in that a setting and / or an adjusting speed for the at least one narrow side of the mold ( 134 ) as a function of overheating (H1, H2) of the liquid metal from which the metal strand ( 10 ), a secondary cooling and / or a change of analysis is determined. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießtemperatur aus einer Temperaturmessstelle in der Pfanne oder im Thundish herangezogen oder mit einem Pfannen- oder Thundish-Modell berechnet wird. Method according to one of claims 1 to 16, characterized in that the casting temperature from a temperature measuring point in the pan or in Thundish used or calculated with a pan or Thundish model. Vorrichtung (1) zum Einstellen der Breite (B) eines durch eine Kokille (130) stranggegossenen Metallstrangs (10) in einer Stranggießanlage (20), umfassend eine Recheneinrichtung (120), in der ein Breitungsmodell (BM) eingerichtet ist und auf Grundlage dessen in Abhängigkeit von zumindest einem Berechnungsparameter die Breite (B) des Metallstrangs (10) oder einer daraus gebildeten Bramme am Ende (21) der Stranggießanlage (20) berechnet und mit einem vorbestimmten Sollwert verglichen wird, wobei die Recheneinrichtung (120) im Anschluss hieran ein Stellsignal erzeugt, und ein mit zumindest einer Schmalseite (134) der Kokille (130) in Wirkverbindung stehendes Stellglied (136), das durch das Stellsignal ansteuerbar ist, um die zumindest eine Schmalseite (134) der Kokille (130) einzustellen.Contraption ( 1 ) for adjusting the width (B) of a through a mold ( 130 ) continuously cast metal strand ( 10 ) in a continuous casting plant ( 20 ), comprising a computing device ( 120 ), in which a Breitungsmodell (BM) is set up and based on which, depending on at least one calculation parameter, the width (B) of the metal strand ( 10 ) or a slab formed therefrom at the end ( 21 ) of the continuous casting plant ( 20 ) and compared with a predetermined setpoint value, wherein the computing device ( 120 ) generates an actuating signal following this, and one with at least one narrow side ( 134 ) of the mold ( 130 ) operatively connected actuator ( 136 ), which is controllable by the actuating signal to the at least one narrow side ( 134 ) of the mold ( 130 ). Vorrichtung nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch zumindest eine Messeinrichtung (100), mit der eine Breite (B) des Metallstrangs (10) oder einer daraus gebildeten Bramme an einer in einem vorbestimmten Abstand zur Austrittsöffnung (132) der Kokille (130) angeordneten Messstelle (102; 104) messbar ist.Apparatus according to claim 18, characterized by at least one measuring device ( 100 ), with a width (B) of the metal strand ( 10 ) or a slab formed therefrom at a predetermined distance from the outlet ( 132 ) of the mold ( 130 ) arranged measuring point ( 102 ; 104 ) is measurable. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (100) an einer Messstelle (102) innerhalb der Strangführung der Stranggießanlage (20) in deren oberen Teil, vorzugsweise in einer Entfernung von 4 bis 12 Metern von einer Austrittsöffnung (132) der Kokille (130), angeordnet ist. Apparatus according to claim 19, characterized in that the measuring device ( 100 ) at a measuring point ( 102 ) within the strand guide of the continuous casting plant ( 20 ) in its upper part, preferably at a distance of 4 to 12 meters from an exit opening ( 132 ) of the mold ( 130 ) is arranged. Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (100) an einer Messstelle (104) am Ende der Stranggießanlage (20) oder ausserhalb davon angeordnet ist. Apparatus according to claim 19 or 20, characterized in that the measuring device ( 100 ) at a measuring point ( 104 ) at the end of the continuous casting plant ( 20 ) or outside of it.
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