DE2248055A1 - Verfahren zur erzielung eines einheitlichen temperaturgradienten beim stranggiessen - Google Patents

Verfahren zur erzielung eines einheitlichen temperaturgradienten beim stranggiessen

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DE2248055A1
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temperature
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DE19722248055
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English (en)
Inventor
Arnulf Dr Rer Nat Diener
Wilhelm Dipl-Phys Hammel
Hermann-Josef Prof Dr Kopineck
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Hoesch Werke AG
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Hoesch Werke AG
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Publication date
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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16Controlling or regulating processes or operations
    • B22D11/22Controlling or regulating processes or operations for cooling cast stock or mould
    • B22D11/225Controlling or regulating processes or operations for cooling cast stock or mould for secondary cooling

Landscapes

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

Description

  • Verfahren zur Erzielung eines einheitlichen Temperaturgradienten beim Stranggießen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzielung eines einheitlichen Temperaturgradienten im oberflächennahen Bereich von brammenförmigen Gießsträngen beim Stranggießen von Metall über den Querschnitt des Gießstranges bzw.
  • der Bramme.
  • Beim Stranggießen wird der Strang in der Kokille, und falls erforderlich auch noch nach dem Austritt aus der Kokille, gekeilt, um eine hinreichende oberflächige Verfestigung des Gießstranges sicherzustellen. Schwierigkeiten bereitet insbesondere bei brammenförmigen Gießsträngen eine gleichmaßige Abkühlung des Gießstranges im oberflächennahen Be-Reich über den Querschnitt des Stranges. Sei es infolge zeitlich und/oder örtlich unterschiedlichen Kontaktes der Kühlflächen der Kokille mit dem Strang, sei es infolge ungleichmäßiger Beaufschlagung des Stranges mit Kühlwasser, bilden sich in Richtung des Stranges Streifen bzw. Zonen verschiedenen Abkühlungsfortschrittes aus. Solche Zonen verschiedenen Abkühlungsfortschrittes im oberflächennahen Bereich des Stranges können wohl bei den einfachen Kohlenstoffstählen in Kauf genommen werden, nicht aber bei Qualitätsstählen, insbesondere nicht bei höherlegierten Baustählen, etwa bei für die Herstellung von geschweißten Rohren vorgesehenen manganhaltigen Stählen, da die Zonen verschiedenen Abkühlungsfortschrittes die bei diesen Stählen kritischen t a( Umwandlungsgebiete zu verschiedenen Zeiten durchlaufen und gegebenenfalls auch die --Umwandlung in den Zonen verschiedenen Abkühlungsfortschritte und -verhaltens zu verschiedenen Zeiten erfolgt. Auf Grund der unterschiedlichen Gitterkonstanten und Dichten der i -und der t -Phase treten dann örtliche Spannungsspitzen auf, die zu Rissen in der Oberfläche der Bramme führen können. Risse in der Brammenoberfläche erfordern ein aufwendiges Nacharbeiten. Walzt man solche Brammen, ohne sie nachzuarbeiten,aus, treten die Qualität beeinträchtigende Fehler im Halbzeug auf.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Abkühlung des Gießstranges bzw. der Bramme durch Beeinflussung der Abkühlungsbedingungen so zu steuern, daß bei der Abkühlung ein einheitlicher Temperaturgradient im oberflächennahen Bereich über den Querschnitt der Bramme eingehalten wird.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß am Ausgang der Stranggießkokille und/oder in der anschließenden Kühlzone auf der Breitseite der Bramme gleichzeitig an mindestens zwei in einem Niveau liegende Meßstellen, von denen bei zwei Meßstellen die eine in Kantennähe und die andere in einem mindestens der halben Dicke der Bramme entsprechenden Abstand von der Brainmenkante liegt, die Temperatur ermittelt und die flächenspezifische Kehlung in Abhängigkeit von auftretenden Temperaturdifferenzen so reguliert wird, daß sich eine einheitliche Oberflächentemperatur über den Querschnitt der Bramme einstellt.
  • Auf diese Weise wird ein einheitlicher Gemperaturgradient im oberflächennahen Bereich des Gießstranges über den Querschnitt des Gießstranges bzw. der Bramme erzielt. Der einheitliche Temperaturgradient ist gleichbedeutend mit einem einheitlichen Abkühlungsfortschritt über den Querschnitt der Bramme, die auf Grund dessen insbesondere auch die Umwandlungagebiete einheitlich durchläuft, so daß Spannungsspitzen und daraus resultierende Fehler entfallen, also ein einwandfreies Vormaterial erhaltenwird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann natürlich auch zur Überwachung und Einstellung der Abkühlungsgeschwindigkeit herangezogen werden.
  • In der Regel wird man mit zwei in der beschriebenen Weise über die Breite des Stranges bzw. der Bramme verteilten Meßstellen auskommen, da das Abkühlungsverhalten vom Rand zur Mitte der Bramme hin auf beiden Brammenhälten sowie an beiden Breitseiten unter normalen Gießbedingungen übereinstimmt. Das schließt nicht aus, daß man auf beiden Brammenhälften und/oder an beiden Breitseiten entsprechende Meßanordnungen vorsieht. Die beiepielsweise vorgesehene und in der Regel ausreichende Zahl von zwei Meßstellen schließt auch nicht aus, daß insbesondere bei Brammen einer größeren Breite zusätzliche Meßstellen vorgesehen werden.
  • Die Einstellung der Abkühlungsbedingungen kann in größeren Abständen jeweils nur bei sich insbesondere aus Qualitätsgründen ändernden Gießbedingungen vorgenommen werden, åedoch auch bei åedem Anguß. Außerdem ist eine fortlaufende tberwachung der Temperaturen an den Meßstellen auch während des Gießens möglich. Der fortlaufenden oberwachung ist bei höheren Qualitäten der Vorzug zu geben. Bei der fortlaufenden Überwachung kann es sich wiederum um eine diskontinuierliche, eine quasikontinuierliche oder eine kontinuierliche Überwachung handeln.
  • Die Temperaturmessung kann in an sich bekannter Weise auf optischem Wege erfolgen. Die Verwendung von Lichtleitern hat sich dabei bewährt. Da die optische Temperaturmessung durch bei der Kühlung des Gießstranges mit Wasser entstehenden Wasserdampf beeinflußt bzw. verfälscht werden kann, wird man immer dann, wenn mit einer solchen -Beeinträchtigung zu rechnen ist, jedoch einer Temperaturmessung mit Hilfe von gegen die Oberfläche des Gießstranges anliegenden Thermoelementen den Vorzug geben. Einer raschen.
  • Abnutzung der Schleifkontakte, in die die Thermoelemente eingebettet sind, kann dabei durch alternierendes Anlegen und Abheben der Schleifkontakte begegnet werden, wobei zusätzlich eine Kühlung der Schleifkontakte vorgesehen sein kann, wahrend sie sich außer Eingriff befinden.
  • Sowohl bei der optischen Temperaturmessung als auch bei der Temperaturmessung mittels eines Thermoelementes wird lediglich die Oberflächentemperatur gemessen. Die Messung der Oberflächentemperatur erweist sich im Bereich kleiner Temperaturgradienten als hinreichei; ebenso dann, wenn der ¢ - i -Umwandlungspunkt eindeutig durchlaufen wird.
  • Aus dem für die beginnende und fortschreitende Erstarrung des schmelzflüssigen Metalls erforderlichen raschen und starken Wärmeentzug im oberen Teil der Stranggießanlage resultiert ein dementsprechend großer Temperaturgradient im oberflächennahen Bereich des Gießstranges bzws der Bramme. Bei einem bei oder über 500 C/mm liegenden Temperaturgradienten erweist es sich nun aber als zweckmäßig, anstelle der Temperatur an der Oberfläche des Gieß -stranges die -mittlere Temperatur eines Bestandteil der bereits erstarrten Randschicht bildenden oberflächennahen Bereiches des Gießstranges zu ermitteln und zugrundezulegen, da dieser Meßwert unter den gegebenen Umständen repräsentativer ist als die an der Oberfläche gemessene Temperatur. Die mittlere Temperatur eines Bestandteil der bereits erstarrten Randschicht bildenden oberflächennahen Bereiches ist insbesondere dann repräsentativer als die Oberflächentemperatur selbst, wenn bzw. solange der t - i -Umwandlungspunkt nicht eindeutig durchlaufen wird. Wann der Umwandlungspunkt durchlaufen wird, ist sowohl abhängig von der Gießgeschwindigkeit und der Kühlung als auch von den Legierungsbestandteilen nach Art und Menge. Durch Beeinflussung des Zeitpunktes der Umwandlung läßt sich in Grenzen die Qualität des Erzeugnisses beeinflussen.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird deshalb vorgeschlagen, nicht die Temperatur an der Oberfläche des Gießstranges bzw. der Bramme zu ermitteln und zugrundezulegen, sondern die mittlere Temperatur eines oberflächennahen Bereiches der bereits erstarrten Randschicht.
  • Als besonders geeignet hat sich die Ermittlung der mittleren Temperatur eines oberflächennahen Bereiches der bereits erstarrten Rand schicht durch die Messung der temperaturabhängigen elektrischen Leitfähigkeit in diesem Bereich erwiesen. Die Leitfähigkeit läßt sich insbesondere durch auf die Bramme einwirkende elektromagnetische Felder entsprechend hoher Frequenz ermitteln. Dabei bieten sich je nach der gewünschten Eindringtiefe Frequenzbereiche an, die in der Nähe des sichtbaren Bereiches liegen oder die Frequenzbereiche der Mikrowellen oder aber die bei üblichen Wirbelstrommeßverfahren gebräuchlichen Frequenzen von 10 bis 104 kHz.

Claims (5)

Patentansprüche
1./ Verfahren zur Erzielung eines einheitlichen Temperaturgradienten im oberflächennahen Bereich von brammenförmigen Gießsträngen beim Stranggießen von Metall über den Querschnitt des Gießstranges, dadurch gekennzeichnetz daß am Ausgang der Kokille und/oder in der anschließenden Eühlzone auf der Breitseite der Bramme gleichzeitig an mindestens zwei, in einem Niveau liegenden Mel3Etellen, von denen bei zwei Meßstellen die eine in Kantennähe und die andere in einem mindestens der halben Dicke der Bramme entsprechenden Abstand vor der Brammenkante liegt, die Temperatur ermittelt und die flächenspezifische Kühlung in Abhängigkeit von auftretenden Temperaturdifferenzen so reguliert wird, daß sich eine einheitliche Oberflächentçmperatur über den Querschnitt der Bramme einstellt.
2./ Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine fortlaufende oberwachung der Temperatur an den Meßstellen.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Temperatur des oberflächennahen Bereiches der bereits erstarrten Randschicht des Gießstranges ermittelt und zugrundegelegt wird.
4./ Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturen bzw. Temperaturdifferenzen durch die Messung der elektrischen Leitfähigkeit in dem Bereich ermittelt werden.
5./ Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch die Auswertung von vom auf die Bramme einwirkenden elektromagnetischen Feld ausgehenden Wechselwirkungssignalen.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2485965A1 (fr) * 1980-07-03 1982-01-08 Nippon Steel Corp Perfectionnements apportes aux procedes de coulee continue des metaux
DE102009048567B4 (de) 2008-10-23 2022-07-21 Sms Group Gmbh Verfahren und Anordnung zum Kühlen eines Gießstrangs in einer Stranggießanlage

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FR2485965A1 (fr) * 1980-07-03 1982-01-08 Nippon Steel Corp Perfectionnements apportes aux procedes de coulee continue des metaux
NL8103206A (nl) * 1980-07-03 1982-02-01 Nippon Steel Corp Werkwijze voor het continu gieten van staal.
DE102009048567B4 (de) 2008-10-23 2022-07-21 Sms Group Gmbh Verfahren und Anordnung zum Kühlen eines Gießstrangs in einer Stranggießanlage

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