DE2913024A1 - PROCESS FOR COOLING AN OSCILLATING CONTINUOUS STEEL COLLAR - Google Patents

PROCESS FOR COOLING AN OSCILLATING CONTINUOUS STEEL COLLAR

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DE2913024A1 DE19792913024 DE2913024A DE2913024A1 DE 2913024 A1 DE2913024 A1 DE 2913024A1 DE 19792913024 DE19792913024 DE 19792913024 DE 2913024 A DE2913024 A DE 2913024A DE 2913024 A1 DE2913024 A1 DE 2913024A1
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Description

DipL-Ing. Weiter Jt-ifcistti Δ 9 C I fl f)DipL-Ing. Next Jt-ifcistti Δ 9 C I fl f)

» Stuttgart N, Mauebt-aße 40 -T- ** « U 4 Jj (j»Stuttgart N, Mauebt-aße 40 -T- **« U 4 Jj (j

3 Q, ^f 19793 Q, ^ f 1979

Vereinigte österreichische Eisen- undUnited Austrian iron and

Stahlwerke - Alpine Montan AktiengesellschaftSteelworks - Alpine Montan Aktiengesellschaft

Sitz Wien, Werksgelände, 4010 Linz, .ÖsterreichHeadquarters Vienna, factory premises, 4010 Linz, Austria

Verfahren zum Kühlen einer oszillierenden Stahl-StranggießkokilleMethod for cooling an oscillating steel continuous casting mold

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kühlen einer oszillierenden Stahl-Stranggießkokille, die in ihren Seitenwänden Kanäle zum Durchfluß des Kühlmediums aufweist und deren Seitenwände in einem oberen Teilbereich weniger gekühlt werden als in übrigen Teilbereichen.The invention relates to a method for cooling a oscillating steel continuous casting mold, which has channels in its side walls for the flow of the cooling medium and the side walls of which are cooled less in an upper sub-area than in other sub-areas.

Bei den bisher angewandten Kühlsystemen tritt die höchste Kokillenwandtemperatur im Bereich des Gießspiegels auf. Dieser Temperaturverlauf ist auch von der Hubhöhe der Oszillationsbewegung abhängig und ändert sich während des Gießvorganges praktisch nicht, wenn der Gießspiegel etwa konstant gehalten wird. Dieser Temperaturverlauf hat in Verbindung mit der Oszillierbewegung der Kokille den Nachteil, daß die Abkühlungsbedingungen dauernd wechseln. Dies führt zu Spannungen im Bereich des unteren Totpunktes der Oszillierbewegung, in welchem Bereich die Oberflächentemperatur der Kupferplatte am niedrigsten ist. Es kommt zur Bildung der Oszillationsmarken durch starke Schrumpfung der obersten Strangschale.In the cooling systems used so far, the highest mold wall temperature occurs in the area of the meniscus. This The temperature profile is also dependent on the stroke height of the oscillating movement dependent and practically does not change during the pouring process when the pouring level is about constant is held. This temperature profile in connection with the oscillating movement of the mold has the disadvantage that the Change the cooling conditions continuously. This leads to tensions in the area of the bottom dead center of the oscillating movement, in which area the surface temperature of the copper plate is lowest. The formation of the Oscillation marks due to strong shrinkage of the uppermost strand shell.

Die Oszillationsmarken verursachen eine geschwächte.Schalenstärke und damit ein erhöhtes Durchbruchsrisiko, vor allem bei rißempfindlichen Stahl-Qualitäten. Weiters entsteht die Gefahr einer Querrißbildung in den Oszillationsmarken, vor allem wieder bei rißempfindlichen Qualitäten. Bei manchen Stahlqualitäten (z.B. rostfrei) ist die Entfernung der Oszillationsmarken vor der Weiterverarbeitung notwendig, was einen erheblichen Materialverlust bedeutet.The oscillation marks cause a weakened shell strength and thus an increased risk of breakthrough, especially in the case of steel grades that are sensitive to cracks. Furthermore, the Risk of transverse cracks in the oscillation marks, especially again in grades that are sensitive to cracks. With some Steel qualities (e.g. stainless) the removal of the oscillation marks is necessary before further processing, which is a Significant loss of material means.

Weitere Nachteile des beschriebenen Temperaturverlaufes in den Kupferplatten sind die verstärkte Bildung von Krusten der Gießpulverschlacke und die Entstehung von Netzrissen an der Strangoberfläche durch örtliche zu schroffe Abkühlung der Strangschale, wenn die Oberflächentemperatur der Kupferplatte niedrig ist. Des weiteren entsteht durch die Oszil- Further disadvantages of the described temperature profile in the copper plates are the increased formation of crusts the casting powder slag and the formation of network cracks the strand surface by localized too abrupt cooling of the strand shell when the surface temperature of the copper plate is low. Furthermore, the oscilloscope

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lationsmarken auch im Inneren der Strangschale eine sehr starke Welligkeit, die der Lage der Oszillationsmarken entspricht: tiefe Oszillationsmarken an der Oberfläche entsprechen tiefen Wellen auch innen, d.h., die Strangschale ist an dieser Stelle sehr schwach. Diese Welligkeit verstärkt sich beim Durcherstarren und kann Ursache für die Bildung von Spaltungen sein bzw. auch die Innenrißbildung sehr begünstigen. lation marks also inside the strand shell a very strong waviness, which corresponds to the position of the oscillation marks: corresponds to deep oscillation marks on the surface deep waves inside too, i.e. the strand shell is very weak at this point. This ripple intensifies when solidifying through and can be the cause of the formation of splits or also very favor the formation of internal cracks.

Es ist bekannt, gemäß der eingangs beschriebenen Art eine kontinuierliche Steuerung der Wärmeabfuhr längs des gegossenen Stranges vorzunehmen. Bei einer bekannten Kokille sind dazu entlang ihrer Höhe verschiedene Kühlzonen derart angeordnet, daß gleichzeitig eine direkte und indirekte Strangkühlung möglich ist. Die Vermeidung der beschriebenen Nachteile und Schwierigkeiten ist mit einer Kokille dieser bekannten Art jedoch nicht möglich, da eine örtliche zu schrofr fe Abkühlung der sich neu bildenden Strangschale nicht ausgeschlossen ist.It is known, according to the type described above, a continuous control of the heat dissipation along the cast To make a strand. In a known mold, different cooling zones are arranged along its height in such a way that that at the same time direct and indirect strand cooling is possible. Avoiding the disadvantages described and difficulties is not possible with a mold of this known type, since a local too steep fe cooling of the newly forming strand shell is not excluded.

Die Erfindung bezweckt die Vermeidung der beschriebenen Nachteile und stellt sich die Aufgabe, durch Regelung der Kokillenkühlung verbesserte Erstarrungsbedingungen zu schaffen und durch Oszillationsmarken verursachte Störungen zu vermeiden.The invention aims to avoid the disadvantages described and has the object by regulating the Mold cooling to create improved solidification conditions and disturbances caused by oscillation marks avoid.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art dadurch gelöst, daß die Kühlung im Bereich des Gießspiegels verzögert wird, wobei der Anstieg der Oberflächentemperatur der Kokille in Richtung ihres ungekühlten Einlaufteiles um etwa den Betrag der Oszillationshöhe verschoben wird und die Oberflächentemperatur in jenem Bereich, der vom Gießspiegel bestrichen wird, konstant gehalten wird.This object is achieved in a method of the type mentioned in that the cooling in the area of the The meniscus is delayed, with the rise in surface temperature the mold is shifted in the direction of its uncooled inlet part by approximately the amount of the oscillation height and the surface temperature in that area, which is coated by the mold level, is kept constant.

Eine Kokille zur Durchführung des Verfahrens mit Kühlkanälen aufweisenden Seitenwänden, wobei die Seitenwände von PlattenA mold for carrying out the method with side walls having cooling channels, the side walls being made of plates

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aus Kupfer oder Kupferlegierungen gebildet sind, ist dadurch gekennzeichnet, daß in den Seitenwänden im vom Gießspiegel bestrichenen Bereich Ausnehmungen oder Bohrungen vorgesehen sind, in die zweckmäßig gegenüber dem gekühlten Teil wärmeisolierte Heizelemente eingesetzt sind.are formed from copper or copper alloys, is thereby characterized in that recesses or bores are provided in the side walls in the area swept by the mold level are, in which heat-insulated heating elements are expediently used with respect to the cooled part.

Zweckmäßigerweise sind die Heizelemente als Induktionsspiralen oder Induktionsstäbe ausgebildet.The heating elements are expediently designed as induction coils or induction rods.

Bei einer anderen Ausführungsform der Kokille sind die Kühlkanäle in einem Abstand unterhalb des Gießspiegels umgelenkt, sodaß der Einlaufteil bis unterhalb des Gießspiegels ungekiihlt ist.In another embodiment of the mold, the cooling channels are deflected at a distance below the meniscus, so that the inlet part is uncooled to below the meniscus is.

Eine weitere Ausführungsform der Kokille ist dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaufteil der Kokille bis in den Bereich des Gießspiegels eine die Kühlwirkung des Kühlmediums unterbrechende Bohrung, vorzugsweise einen schräg geführten Schlitz, aufweist.Another embodiment of the mold is characterized by that the inlet part of the mold up to the area of the meniscus has a cooling effect that interrupts the cooling medium Bore, preferably an obliquely guided slot.

Eine höhere Oberflächentemperatur der Kokillenwand oberhalb des Gießspiegels kann auch dadurch erreicht v/erden, daß ihr Einlaufteil bis in den Bereich des Gießspiegels in an sich bekannter Weise aus einem Material mit einer geringeren Leitfähigkeit als Kupfer gebildet ist.A higher surface temperature of the mold wall above of the meniscus can also be achieved in that its inlet part extends into the area of the meniscus in itself is formed in a known manner from a material with a lower conductivity than copper.

Die Unterschiede der Erfindung zu den herkömmlichen Kokillen und Kühlungsverfahren sowie die verschiedenen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Kokille sind in der Zeichnung erläutert, worin Fig.1 schematisch einen Schnitt durch eine gekühlte Kokillenwand mit anliegender Stahlschmelze und dem qualitativen Temperaturverlauf entlang der Kokilleninnenwand veranschaulicht und die Fig. 2 bis 6 verschiedene Ausführungsformen der Kokille, ebenfalls im Schnitt, zeigen.The differences between the invention and the conventional molds and cooling methods and the various embodiments of the mold according to the invention are shown in the drawing explains, wherein Fig.1 schematically shows a section through a cooled mold wall with adjacent molten steel and the illustrates qualitative temperature profile along the inner wall of the mold and FIGS. 2 to 6 show different embodiments of the mold, also in section, show.

Die Kokille umfaßt eine Kokillenstützwand 1 und daran befestigte Seitenwände 2 aus Kupferplatten, die von KühlkanälenThe mold comprises a mold support wall 1 and attached side walls 2 made of copper plates, which are of cooling channels

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3 durchzogen sind. In der Kokille befindet sich eine Stahlschmelze 4, die vom Gießspiegel 5 abwärts eine dicker werdende Erstarrungsschale 6 aufweist.3 are streaked. There is a steel melt in the mold 4, which has a solidification shell 6 that is thickening from the mold level 5 downwards.

In Fig. 1 ist der qualitative Temperaturverlauf einer Seitenwandober fläche als Linie 7 eingetragen. Erfindungsgemäß wird die Kühlung im Bereich des Gießspiegels verzögert, indem der Anstieg der Oberflächentemperatur, wie dargestellt, in Richtung des ungekühlten Einlaufteiles verschoben wird. Der erfindungsgemäße Verlauf der optimalen Oberflächentemperatur v/ird etwa durch die Linie 9 wiedergegeben, die gegenüber der Linie 7 eine Verschiebung entsprechend der Oszillationshöhe um etwa 30 mm (schraffierter Bereich 8) zeigt. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist der Temperaturverlauf gemäß Linie 9 ein sich über die Oszillationshöhe erstreckendes Maximum auf.In Fig. 1 is the qualitative temperature profile of a side wall top area entered as line 7. According to the invention the cooling in the area of the meniscus is delayed by the rise in the surface temperature, as shown in Direction of the uncooled inlet part is shifted. Of the Course of the optimal surface temperature according to the invention v / is reproduced approximately by the line 9, which compared to the line 7 is a shift corresponding to the level of oscillation by about 30 mm (hatched area 8). As can be seen from FIG. 1, the temperature profile shows a line 9 maximum extending over the oscillation height.

In Fig. 2 ist eine Kokille zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt, welche zur Verschiebung des Temperaturverlaufes sich einer Aufheizung im Einlaufteil 13 bedient. Der ungekühlte Teil der Kokille besitzt Bohrungen 1O, in die Heizleiter 11 eingesetzt sind. Um eine zu starke Wärmeabfuhr in Richtung der Kühlkanäle 3 zu vermeiden, können die Heizleiter von einem Isoliermantel 12 in Richtung der Kühlkanäle abgedeckt sein.In Fig. 2 is a mold for carrying out the invention Method shown, which uses heating in the inlet part 13 to shift the temperature profile. The uncooled part of the mold has bores 1O into which heating conductors 11 are inserted. Too much heat dissipation to avoid in the direction of the cooling channels 3, the heating conductors of an insulating jacket 12 in the direction of Cooling channels be covered.

Statt der Heizleiter können Induktionsspiralen oder Induktionsstäbe verwendet werden, die in der Kupferplatte Wirbelströme und damit Wärme erzeugen. Induktionsspulen können auch in der Kokillenstützwand 1 untergebracht sein.Instead of the heating conductor, induction coils or induction rods can be used which generate eddy currents and thus heat in the copper plate. Induction coils can also be housed in the mold support wall 1.

In Fig. 3 ist eine Ausführungsform einer Kokille gezeigt, wo der gewünschte Verlauf des Anstieges der Oberflächentemperatur dadurch erreicht wird, daß die Kühlkanäle 3 in-einem Abstand d unterhalb des Gießspiegels umgelenkt sind, sodaß auf diese Weise der Einlaufteil 13 bis unterhalb des Gießspiegels ungekühlt ist. -In Fig. 3 an embodiment of a mold is shown where the desired course of the rise in surface temperature is achieved in that the cooling channels 3 are deflected at a distance d below the meniscus, so that in this way the inlet part 13 to below the meniscus is uncooled. -

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— ο —- ο -

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 4 und 5 sind im ungekühlten Einlaufteil 13 der Kokille Bohrungen 14 bzw. schräg verlaufende Schlitze 15 vorgesehen, die die Wärmeleitung im Bereich des Gießspiegels unterbrechen. Auch auf diese Weise kann der gewünschte .Temperaturverlauf erzielt werden.In the embodiment of FIGS. 4 and 5 are in the uncooled Inlet part 13 of the mold bores 14 or inclined slots 15 are provided, which the heat conduction in Interrupt the area of the meniscus. The desired temperature profile can also be achieved in this way.

Eine weitere Möglichkeit ist in Fig. 6 dargestellt, wobei eine Verbundkonstruktion verwendet wird, bei der die Kokillenwand unterhalb des Bereiches des Gießspiegels aus Kupfer und oberhalb des Bereiches des Gießspiegels aus einem Material von geringerer Wärmeleitfähigkeit besteht. Bei der erfindungsgemäßen Regelung der Kühlung ist es vorteilhaft, den Gießspiegel in konstanter Höhe zu halten, um den gewünschten, gleichmäßigen Temperaturverlauf im Maximum sicher zu stellen.Another possibility is shown in FIG. 6, a composite construction being used in which the mold wall below the area of the meniscus made of copper and above the area of the meniscus made of a material of lower thermal conductivity. When regulating the cooling according to the invention, it is advantageous to adjust the mold level to keep at a constant level in order to ensure the desired, even temperature curve at the maximum.

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L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims (6)

Vereinigte Österreichische Ei-.seti- und Stahlwerke - Alpine Montan Aktiengesellschaft -K- 30. ttkl 1979 PatentansprücheUnited Austrian egg .seti and steelworks - Alpine Montan Aktiengesellschaft -K- 30. ttkl 1979 patent claims 1. Verfahren zum Kühlen einer oszillierenden Stahl-Stranggießkokille, die in ihren Seitenwänden Kanäle zum Durchfluß des Kühlmediums aufweist und deren Seitenwände in einem oberen Teilbereich weniger gekühlt werden als in übrigen Teilbereichen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung im Bereich des Gießspiegels verzögert wird, wobei der Anstieg der Oberflächentemperatur der Kokille in Richtung ihres ungekühlten Einlaufteiles um etwa den Betrag der Oszillationshöhe verschoben wird und die Oberflächentemperatur in jenem Bereich, der vom Gießspiegel bestrichen wird, konstant gehalten wird. 1st Method for cooling an oscillating steel continuous casting mold which has channels in its side walls for the flow of the cooling medium and whose side walls are less cooled in an upper part than in other parts, characterized in that the cooling is delayed in the area of the meniscus, the rise the surface temperature of the mold is shifted in the direction of its uncooled inlet part by approximately the amount of the oscillation height and the surface temperature is kept constant in the area covered by the meniscus. 2. Kokille zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, wobei die Kühlkanäle aufweisenden Seitenwände von Platten aus Kupfer oder Kupferlegierungen gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß in den Seitenwänden (2) im vom Gießspiegel (5) bestrichenen Bereich Ausnehmungen oder Bohrungen (10) vorgesehen sind, in die zweckmäßig gegenüber dem gekühlten Teil wärmeisolierte Heizelemente (11) eingesetzt sind.2. Mold for performing the method according to claim 1, wherein the cooling channels having side walls of plates are formed from copper or copper alloys, characterized in that in the side walls (2) from the meniscus (5) painted area recesses or bores (10) are provided in the appropriate opposite the cooled part thermally insulated heating elements (11) used are. 3. Kokille nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizelemente (11) als Induktiqnsspiralen oder Induktionsstäbe ausgebildet sind. 3. Chill mold according to claim 2, characterized in that the heating elements (11) are designed as Induktiqnsspiralen or induction rods. 4. Kokille zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, wobei die Kühlkanäle aufweisenden Seitenwände von Platten aus Kupfer oder Kupferlegierungen gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkanäle (3) in einem Abstand (d) unterhalb des Gießspiegels (5) umgelenkt sind, sodaß der Einlaufteil (13) bis unterhalb des Gießspiegels ungekühlt ist.4. Mold for carrying out the method according to claim 1, wherein the side walls having cooling channels are formed by plates of copper or copper alloys, thereby characterized in that the cooling channels (3) are deflected at a distance (d) below the meniscus (5), so that the inlet part (13) is uncooled to below the meniscus is. 5. Kokille zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, wobei die Kühlkanäle aufweisenden Seitenwände von Platten5. Mold for carrying out the method according to claim 1, wherein the cooling channels having side walls of plates 909 8 4 1/0793909 8 4 1/0793 ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED aus Kupfer oder Kupferlegierungen gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaufteil (13) der Kokille bis in den Bereich des Gießspiegels (5) eine die Kühlwirkung des Kühlmediums unterbrechende Bohrung (14), vorzugsweise einen schräg geführten Schlitz (15) aufweist. .are formed from copper or copper alloys, characterized in that the inlet part (13) of the mold to in the area of the meniscus (5) a bore (14) which interrupts the cooling effect of the cooling medium, preferably has an obliquely guided slot (15). . 6. Kokille zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, wobei die Kühlkanäle aufweisenden Seitenwände von Platten aus Kupfer oder Kupferlegierungen gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Einlaufteil (13) in an sich bekannter Weise bis in den Bereich des Gießspiegels (5) aus einem Material (16) mit einer geringeren Leitfähigkeit als Kupfer (2) gebildet ist.6. Mold for performing the method according to claim 1, wherein the cooling channels having side walls of plates are formed from copper or copper alloys, characterized in that their inlet part (13) is known per se Way up to the area of the meniscus (5) made of a material (16) with a lower conductivity than Copper (2) is formed. 909841 /0793909841/0793
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