DE2418023C3 - Verfahren zum Ermitteln und Überwachen der Schalendicke eines Stranges - Google Patents

Description

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, vermag also nur Anhaltswerte über die mögliche dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der Schalendicke bei bestimmten Gießbedingungen zu Aufheizgeschwindigkeit der Strangoberfläche ein 35 liefern.

einziger Temperatur- oder Strahlungsfühler be- Eine weitere Möglichkeit bietet die Mrarotauf-

nutzt wird, der mit der Stranggeschwindigkeit über nähme des glühenden Stranges, womit auf Grund einen bestimmten Teil des Stranges mitbewegt leichter Spiünge der Oberflächentemperatur vor wird. allem die Lage der Sumpfspitze ermittelt werden

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch ge- 40 kann. Mit dieser Methode läßt sich nur rechnerisch kennzeichnet, daß der definierte Bereich der eine mittlere Schalendicke in einem bestimmten Be-Strangoberfläche durch aufgelegtes festes Ma- reich ermitteln.

terial zusätzlich gekühlt wird. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 5, Schwachstellen der Strangschale frühzeitig zu crkendadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung durch 45 nen und mögliche Störungen durch Strangdurchdie Kokille oder eine Stützplatte bewirkt wird. brüche zu verhindern.

7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch ge- Erfindungsgemäß wird daher ein Verfahren zum kennzeichnet, daß der definierte Bereich der Ermitteln und Überwachen der Schalendicke eines Strangoberfläche durch Aufblasen neutraler oder Stranges während des Stranggießens von Stahl der reduzierender Gase zusätzlich gekühlt wird. 50 Kokille im Bereich der Direktkühlung vorgeschlagen,

das dadurch gekennzeichnet ist. daß in einem definierten Bereich der Strangoberfläche die noch einer

Abkühlung dieses Bereiches erfolgende Änderung der

Temperatur pro Zeiteinheit gemessen und die Auf-55 heizgeschwindigkeit als Maß für die Strangschalendicke benutzt wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird

und Überwachen der Schalendicke eines Stranges zunächst ein definierter Bereich der Strangoberfläche während des Stranggießens von Stahl unterhalb der zusätzlich gekühlt. Nach Beendigung der Kühlung Kokille im Bereich der Direktkühlung. Häufige Ur- 60 in diesem Bereich wird die Temperaturerhöhung sache von länger anhaltenden Stillständen einer eines definierten Punktes innerhalb dieses Ober-Stranggießanlage sind immer noch Strangdurch- flächenbereiches pro Zeiteinheit gemessen. Die aus brüche, bei denen sich unterhalb der Kokille das der Temperaturdifferenz zwischen beiden Messungen flüssige Stranginnere durch Schwachstellen der ermittelte Aufheizgeschwindigkeit ist ein Maß für die Strangschale über die Stützrollen ergießt. Derartige 63 Strangschalendicke.

Durchbrüche erfolgen erfahrungsgemäß an kritischen Zweckmäßigerweise wird der vorher gekühlte

Stellen des Strangumfanges, beispielsweise im Kan- Punkt des Strangoberflächenbereiches an zwei vortenbereich. gegebenen Orten, die in Strangabzugsrichtung hinter-

cinanderliegen, gemessen. Die gemessenen Temperaturwerte und die zwischen ihrer Messung verflossene 7$it werden nach einer den Wärmedurchgang durch die Strangschale beschreibenden Funktion miteinander verknüpft und daraus die Schalendicke ermittelt. Die Temperatur der Punkte innerhalb des gekühlten Bereiches an den beiden vorgegebenen Orten kann entweder durch zwei in diesem vorgegebenen Abstand angeordneten Temperatur- oder Strahlungsfühlern gemessen werden oder aber durch einen Temperatur- oder Strahlungsfühler, der mit Stranggeschwindigkeit im Maße der Fortbewegung des Meßpunktes mit dem Strang geführt wird.

Bei der Temperaturmessung desselben Punktes der Oberfläche an zwei vorgegebenen Orten mittels Fühler, ist die Messung in einem Abstand von 30 bis 100 mm je nach Strangabzugsgeschwindigkeit durchzuführen, wobei der Abstand von 30 mm der beiden Messungen den niederen Abzugsgeschwindi^keiten von etwa 1 m/min zugeordnet ist.

Die Kühlung des Oberflächenbereiches kann einmal durch Anordnung einer besonderen Wasserdüse erfolgen, die diesen Oberflächenbereich mit einem zusätzlichen Wasserstrahl kühlt. Es können aber auch neutrale oder reduzierende Gase durch eine Düse auf diesen Oberflächenbereich zur Kühlung geleitet werden. Die Verwendung von Gasen zur Kühlung bietet den Vorteil, daß eine stärkere Verzunderung der zu messenden Oberfläche verhindert wird.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann auch der Kühleffekt durch Auflegen einer festen Platte auf den Strang bewirkt werden. Diese Platte kann als an sich bekannte Stützplatte ausgebildet sein. Es kann aber ebenso die Kokille selbst als Kühlplatte benutzt werden, so daß die Aufheizung der Strangschale nach Austritt aus der Kokille gemessen wird.

Die vorliegende Erfindung geht davon aus, daß die Strangschale maßgebend ist für den Wärmetransport aus dem noch nicht erstarrten Bereich des Gußkörpers, wobei an der Grenzfläche fest-flüssig Solidustemperatur herrscht. Diese Temperatur ist auf Grund der Stahlzusammensetzung leicht bestimmbar. Die Temperatur an der Strangoberfläche hängt von den jeweiligen Kühlbedingungen ab. Die Schalendickenbestimmung erfolgt nun, indem die Aufheizfunktion eines Punk.es innerhalb eines begrenzten, vorher zwangsgekühlten Bereiches an der Strangoberfläche bestimmt wird. Beispielsweise wird ein bestimmter Strangoberflächenbereich zunächst mittels intensiver Wasserspritzung auf eine niedrigere Temperatur als die übrige direkt gekühlte Strangobcfläche gebracht.

Die Erfindung soll an Hand eines A.usführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, erläutert werden.

Der aus der nicht gezeichneten Kokille austretende Strang besteht aus der Strangschale t und dem darin befindlichen flüssigen Sumpf 2. Mittels einer Düse 3 wird ein Wasserstrahl 4 auf einen engbegrenzten Oberflächenbereich der Strangschale geleitet. In Abzugsrichtung des Stranges unterhalb des gekühlten Oberflächenbereiches befindet sich ein Temperaturfühler 5 und in einem weiteren definierten Abstand ein zweiter Temperaturfühler 6. Nach Entfernung der

Strangoberfläche aus dem Sprühkegel 4 wird die Strangoberfläche von innen wieder aufgeheizt, da sich die Temperaturverteilung in der Strangschale auf die neuen, schlechteren Wärmeabfuhrbedingungen durch Strahlung einstellen muß. Die Temperaturerhöhung

ίο wird mit Hilfe der beiden Temperaturmeßfühler 5 und 6 bestimmt. Der Temperaturanstieg der Oberfläche ist ein Ausgleichsvorgang, der mit der Funktion

beschrieben wird. Diese Aussage ist natürlich nur gültig, wenn die Ausdehnung des zwangsgekühlten Oberflächenbereiches so groß gewählt wird, daß eine Beeinflussung des Aufheizvorganges des betrachteten Punktes durch die umliegend, heißere Strangschale praktisch unterbleibt.

Die Wiedererwärmung ist also von der Schalendicke abhängig. Eine dickere Schale wird die vom

Ϊ5 flüssigen Sumpf 2 angebotene Wärme langsamer an die Oberfläche leiten als eine dünnere Schale. Für jede Schalendicke gibt es also eine eigene Aufheizfunktion, die von der Zeitkonstanten T beschrieben wird. Die Zeitkonstante T ist also ein Maß für die Schalendicke.

Die Bestimmung der Zeitkonstanten T erfolgt — wie beschrieben — über die Messung der Oberfläehentemperaturen bzw. der Lichtintensität während der Aufheizphase an zwei in definiertem Abstand J χ in Abzugsrichtung des Stranges hintereinanderliegenden Meßorten, nachdem die Oberfläche vor dem ersten Meßort auf eine tiefere Temperatur gebracht wurde.

Aus den beiden Meßwerten, die für die Oberflächentemperatur eines Punktes in zeitlichem Abstand (J 0 erhalten werden, errechnet sich die Zeitkonstante der Aufheizfunktion. Die zwischen den beiden Oberflächentemperaturmessungen vergangene Zeit {Δ t) ergib*, sich aus dem Abstand Λ χ der Meßelemente 5, 6 und der Gießgeschwindigkeit

Die Zuordnung Zeitkonstante — Schalendicke kann ζ B. mit Hilfe der Simulation des Aufheizvorganges erfolgen. Für jede Schalendicke wird eine Aufheizkurve erhalten, aus der man die Zeitkonstante T berechnen kann. Aus den so erhaltenen Zeitkonstanten ergibt sich dann eine Funktion für die Abhängigkeit der Zeitkonstanten von der Schalendicke U): 5 = i{T). über die Gleichungen s = /(Γ) und Γ = 1{ϋ₁&₂ ^νε) ^ergi^{Dt s}'^{cn eine} eindeutige Ab-

hängigkeit der Schalendicke von den beiden in zeitlichem Abstand erfolgten Temperaturmessungen desselben Punktes auf der Strangoberfläche während des Aufheizvorganges unter Berücksichtigung der Gießgeschwindigkeit. Über eine Rechenschaliung kann die Schalt.idicke (s) direkt angezeigt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

vf Es ist bekannt, daß auch bei über den Strangum- _ „ .. , ^ fanE Besteuerter Kühlintensität die Schalendicke über Patentansprüche: £f &u£hng nie gleichmäßig ist. Schwachstellen ι τ 7 _i i. _ .„, , f%. ,_„t„»n in der Straneschale können einen störungsfreien Be-

1. Verfahren zum Ermrtteln und Überwachen in ^^^^^ _,„„,,_r,_pkti,_{n Man} ^ _{daher die}

kennzeichnet, daß in einem definierten Be- tntt aus der Kokille einen Wert erreicht, der einen reich der Strangoterfläche die nach einer Abküh- Durchbruch weitgehend unwahrscheinlich erscheinen lung dieses Bereiches erfolgende Änderung der » läßt Diese Maßnahmen haben jedoch eme Herab-Temperatur pro Zeiteinhek gemessen und die setzung der Leistungsfähigkeit einer bestehenden An-Aufheizgeschwindigkeit als Maß für die Strang- lage zur Folge,
schalendicke benutzt wird. Die Strömungsgeschwindigkeit kann beispiels-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- weise in Abhängigkeit von der am Strang gemessenen kennzeichnet, daß im definierten Bereich der 15 Oberflächentemperatur gesteuert werden, woba, _je Strangoberfläche zusätzlich gekühlt wird, nach nach Höhe der Temperatur die Abzugsgeschwindig-Beendigung der Kühlung <lie Temperature^ keit erhöht oder vermmdert wird (US-PS 33 58 748). höhung eines definierten Punktes innerhalb dieses Es ist ferner bekannt, die Schalendicke eines Stran-Oberflachenbereicb.es pro Zeiteinheit gemessen ges mittels Ultraschall zu messen Gegen die betneb- und die Aufheizgeschwindigkeit als Maß für die ao liehe Realisierung dieses Verfahrens sprechen d_ie Strangschalendicke benutzt wird. mangelnde Genauigkeit, hervorgerufen durch Storem-

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, flüsse an den Phasengrenzen die aufwendige Kühlung dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des und Mechanik, die zum Ankoppeln des Prufkopfes definierten Punktes innerhalb des vorher ge- benötigt wird und nicht zuletzt der große Platzbedarf kühlten Strangoberflächenbereiches an zwei vor- as der Meßeinrichtung.

gegebenen Orten, die in Strangabzugsrichtung hin- Eine weitere Möglichkeit der Schalendickenbe-

tereinanderliegen, gemessen wird, wobei die ge- Stimmung basiert auf der Impfung des flüssigen Teiles messenen Temperaturwerte und die zwischen ihrer des Stranges mit radioaktiven Präparaten. Diese Me-Messung verflossene Zeit nach einer den Wärme- thode ist jedoch nur bei Versuchsgüssen durchführdurchgang durch die Strangschale beschreibenden 30 bar, da die eigentliche Schakndickenbestimmung erst Funktion miteinander verknüpft und daiaus die nach erfolgter Erstarrung durch Autoradiograf ie und Schalendicke ermittelt wird. somit nicht zerstörungsfrei erfolgt. Diese Methode