DE60034322T2 - Verfahren zum schätzen des schmelzflussmusters beim strangguss - Google Patents

Verfahren zum schätzen des schmelzflussmusters beim strangguss Download PDF

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DE60034322T2
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Masayuki Chiyodaku Nakada
Jun Chiyodaku Kubota
Noriko Chiyodaku Kubo
Junichi Chiyodaku Monda
Yuichi Chiyodaku Yamaoka
Yoshimitsu Chiyodaku Isobe
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Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Gießen von Stahl, insbesondere ein Verfahren zum Abschätzen und Steuern des Strömungsmusters geschmolzenen Stahls beim kontinuierlichen Gießen sowie eine Vorrichtung hierfür.
  • STAND DER TECHNIK
  • Das kontinuierliche Gießen von Stahl wird durch Einführen eines geschmolzenen Stahls bei hoher Geschwindigkeit in eine Kokille über einen Tauchausguss ausgeführt. Der injizierte Strom induziert einen Strom geschmolzenen Stahls in der Kokille, wobei dieser Strom geschmolzenen Stahls einen signifikanten Einfluss auf die Oberfläche und inneren Eigenschaften der hergestellten Bramme ausübt. Beispielsweise dann, wenn die Oberflächenströmungsgeschwindigkeit der Schmelzenoberfläche in der Kokille (im Anschluss der Einfachheit halber als "Meniskus" bezeichnet) exzessiv hoch ist, oder dann, wenn vertikale Ströme in dem Meniskus erzeugt werden, wird Gießpulver in dem geschmolzenen Stahl eingeschlossen. Zusätzlich ist bekannt, dass die Floatation deoxidierter Produkte so wie etwa Al2O3 im geschmolzenen Stahl vom Strom geschmolzenen Stahls abhängt. Das Gießpulver sowie die deoxidierten Produkte, die in der Bramme eingeschlossen wurden, induzieren Defekte, die von nichtmetallischen Einschlüssen bewirkt werden, auf die Produkte.
  • Der Strom geschmolzenen Stahls in der Kokille variiert während des Gießens abhängig von der Adhäsion des Al2O3 an der inneren Oberfläche der Einspritzdüse, der Erosion der Einspritzdüse, der Öffnung der Gleitdüse und anderen Variablen auch unter gleichen Gießbedingungen. Das Phänomen ist ein wichtiger Aspekt für die Verbesserung der Qualität der Bramme. Zu diesem Zweck gibt es bereits viele vorgeschlagene Verfahren zur Detektion des Stroms geschmolzenen Stahls, zur Steuerung der Intensität und Richtung des aufzubringenden magnetischen Felds basierend auf dem detektierten Zustand des geschmolzenen Stahlstroms, um somit den Strom geschmolzenen Stahls in der Kokille zu steuern.
  • Beispielsweise offenbart die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 62-252650 (im Anschluss einfacherweise als "Stand der Technik 1" bezeichnet) ein Verfahren zum Steuern des Strom geschmolzenen Stahls. Gemäß dem Stand der Technik 1 sind Thermoelemente in der Kupferplatte an der kürzeren Seite einer Kokille eingebaut, um den Unterschied in dem Niveau geschmolzenen Stahls zwischen der rechten Seite und der linken Seite gegenüber dem Tauchausguss zu detektieren, und die Richtung der Agitation und des Zwangs der Agitation des magnetischen Agitators wird so gesteuert, um den Niveauunterschied auf Null einzuregeln.
  • Die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 3-275256 (im Anschluss einfacherweise als "Stand der Technik 2" bezeichnet) offenbart ein Verfahren zum Steuern des abgelenkten Stroms geschmolzenen Stahls. Gemäß dem Stand der Technik 2 sind Thermoelemente in einer Kupferplatte an der längeren Seite einer Kokille eingebaut, um die Temperaturverteilung auf der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille zu messen, und die Erzeugung eines abgelenkten Strom geschmolzenen Stahls wird auf Basis der Temperaturverteilung an der rechten Hälfte und der linken Hälfte der Kokille detektiert, und somit wird der auf jede der zwei magnetischen Bremsen eines Gleichstrom-Magnettyps, die an der rückwärtigen Fläche der längeren Seite der Kokille platziert sind, in Reaktion auf die detektierte Richtung und Magnitude des erzeugten abgelenkten Stroms geschmolzenen Stahls separat gesteuert.
  • Die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 4-284956 (im Anschluss der Einfachheit halber als "Stand der Technik 3" bezeichnet) offenbart ein Verfahren zum Steuern der Geschwindigkeit des Einspritzstroms von einem Tauchausguss in einen magnetischen Agitator. Gemäß dem Stand der Technik 3 sind zwei nicht in Kontakt stehende Distanzmesser oberhalb des Meniskus zwischen dem Tauchausguss und der kurzen Seite der Kokille platziert, um die Variationen des Schmelzniveaus am Meniskus zu messen, und die Fortschreitungsgeschwindigkeit dem Oberflächenwellen wird aus einer gegenseitigen Abhängigkeitsfunktion dieser zwei gemessenen Werte abgeleitet, wodurch die Einspritzströmungsgeschwindigkeit von der Tauchausguss so gesteuert wird, dass die Fortschreitungsgeschwindigkeit einen festgelegten Wert nicht übersteigt.
  • Der Stand der Technik 1 und der Stand der Technik 2 detektieren den Strom geschmolzenen Stahls basierend auf der Temperaturverteilung an der Kokillen-Kupferplatte und steuern der Strom auf Basis des detektierten Stroms geschmolzenen Stahls. Die Variationen der Temperaturverteilung an der Kokillen-Kupferplatte werden nicht allein basierend auf den Variationen des geschmolzenen Zustands geschmolzenen Stahls erzeugt, sondern sie werden ebenso durch die Variationen des Zustands des Kontakts zwischen der Kokille und der erstarrten Strangschale, durch die Variationen des Einströmungszustands des Gießpulvers und anderer Variablen erzeugt. Da Variationen der Temperaturverteilung an der Kokillen-Kupferplatte auftreten, die aufgrund von Variablen auftreten, die nicht der Strom geschmolzenen Stahls sind, können der Stand der Technik 1 und der Stand der Technik 2, die den Strom geschmolzenen Stahls ausschließlich aus der Temperaturverteilung an der Kokillen-Kupferplatte ableiten, nicht den Strom geschmolzenen Stahls präzise detektieren.
  • Obwohl keine detaillierte Beschreibung hierfür angegeben ist, bestätigten Untersuchungen der Erfinder der vorliegenden Erfindung, dass zur Reduzierung der Menge an Gießpulver und deoxidierter Produkte nur die Verhinderung eines abgelenkten Stroms in der Kokille zur Erzielung eines symmetrischen Stroms in der rechten und der linken Hälfte nicht ausreicht, und dass ein optimales Strömungsmuster innerhalb verschiedener Strömungen existiert, die in der rechten und der linken Hälfte symmetrisch sind.
  • Der Stand der Technik 3 ist ein effektives Element für das Verfahren zur Strömungssteuerung. Der Stand der Technik 3 steuert jedoch nur die Strömungsgeschwindigkeit am Meniskus und ist unzureichend für die Detektion des Strömungsmusters des geschmolzenen Stahls in der Kokille. Zusätzlich können weder der Stand der Technik 1 noch der Stand der Technik 2 das Strömungsmuster detektieren.
  • Die JP-A-11077263 offenbart ein Verfahren zur Steuerung der Strömungsfähigkeit geschmolzenen Stahls in einer Kokille für das kontinuierliche Gießen durch Messen der Kupferplattentemperatur in Breitenrichtung der Kokille und Einstellen der Intensität eines aufgebrachten magnetischen Felds basierend auf der Art, in der die Kupferplattentemperatur mit der Zeit variiert.
  • Die JP-A-56095460 offenbart ein Verfahren zum Detektieren von Rissen in kontinuierlich gegossenen Brammen durch die Installation von Thermoelementen in einer Kupferplatte einer Kokille für das kontinuierliche Gießen in vorbestimmten Intervallen unterhalb der üblicherweise vorliegenden Niveauposition für das geschmolzene Metall.
  • Die US-A-4774998 offenbart eingebettete Temperaturdetektionsanschlüsse in einer Kokille für das kontinuierliche Gießen und das Erhalten eines sequentiellen Temperaturveränderungsmusters von diesen, um das Auftreten von Gießdefekten vorherzusagen.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die Qualität von durch das kontinuierliche Gießen erzeugten Brammen zu verbessern und zu stabilisieren, insbesondere die Qualität hiervon durch das Verhindern von Einziehen des Gießpulvers, was von einem Gießmuster des geschmolzenen Stahls in der Kokille induziert wird, zu verbessern und zu stabilisieren, und somit die Zufuhr von guten Brammen zu den nachfolgenden Bearbeitungsstufen zu gewährleisten.
  • Zu diesem Zweck stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Steuern des Strömungsmusters geschmolzenen Stahls zur Verfügung, um ein optimales Strömungsmuster beim kontinuierlichen Gießen beizubehalten, und stellt des Weiteren eine Temperaturmessvorrichtung für eine Kokillen-Kupferplatte zur Verfügung, um den Strömungszustand des geschmolzenen Stahls genau abzuschätzen, sowie ein Verfahren zum Abschätzen des Strömungszustands des geschmolzenen Stahls in der Kokille unter Verwendung der Temperaturmessvorrichtung.
  • Um dieses Ziel zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung zuerst ein Verfahren zur Verfügung, das die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst.
  • Das Verfahren zum Abschätzen des Strömungsmusters geschmolzenen Stahls umfasst des Weiteren vorzugsweise einen Schritt der Aufbringung eines magnetischen Felds auf den geschmolzenen Stahl, der in die Kokille injiziert wurde, um so zu erreichen, dass das detektierte Strömungsmuster ein festgelegtes Muster ergibt. Das aufgebrachte magnetische Feld ist vorzugsweise ein sich bewegendes magnetisches Feld, das sich in horizontaler Richtung bewegt.
  • Darüber hinaus umfasst das Verfahren zum Abschätzen des Strömungsmusters geschmolzenen Stahls vorzugsweise des Weiteren die folgenden Schritte:
    Bestimmen eines Wärmestroms, der vom geschmolzenen Stahl in der Kokille auf das Kühlwasser für die Kokillen-Kupferplatte übertragen wird, unter Verwendung der durch Temperaturmessvorrichtung gemessenen Kokillen-Kupferplattentemperaturen, der Dicke der Kokillen-Kupferplatte, der Distanz zwischen der Oberfläche der Kokillen-Kupferplatte an der Seite des geschmolzenen Stahls, sowie der Spitze des Temperaturmesselements, der Temperatur des Kühlwassers für die Kokillen-Kupferplatte, der Dicke der Strangschale, der Dicke der Gießpulverschicht und der Temperatur des geschmolzenen Stahls in der Kokille;
    Ableiten eines Konvektions-Wärmeübergangskoeffizienten, der mit dem Wärmestrom korrespondiert, zwischen dem geschmolzenen Stahl und der Strangschale; und
    Bestimmen der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls entlang der Strangschale basierend auf dem so ermittelten Konvektions-Wärmeübergangskoeffizienten.
  • Das Verfahren zum Abschätzen des Strömungsmusters kann des Weiteren den Schritt der Korrektur der Temperaturen der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille umfassen.
  • Der Schritt der Korrektur der Temperaturen der Kupferplatte umfasst die folgenden Schritte:
    Messen der Oberflächenform der Strangschale in Brammen-Breitenrichtung unterhalb des unteren Endes der Kokille;
    Abschätzen des Wärmeübergangswiderstands zwischen der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille und der Strangschale basierend auf der so gemessenen Oberflächenform; und
    Korrektur der Temperatur der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille an jedem Messpunkt basierend an dem abgeschätzten Wärmeübergangswiderstand.
  • Die Temperaturmessvorrichtung zum Bestimmen der Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte, die auf das Verfahren zur Abschätzung des Strömungsmusters angewendet wird, umfasst vorzugsweise eine Vielzahl von Temperaturmesselementen, die in der rückwärtigen Fläche der Kokillen-Kupferplatte für das kontinuierliche Gießen eingebettet sind. Die Temperaturmesselemente sind vorzugsweise in einem Distanzbereich von 10 bis 135 mm vom Niveau des geschmolzenen Stahls in der Kokille in der Richtung des Strangabzug entfernt platziert. Die Distanz zwischen der Oberfläche der Kokillen-Kupferplatte an der Seite des geschmolzenen Stahls und der Spitze des Temperaturmesselements liegt vorzugsweise bei 16 mm oder weniger, während nicht mehr als 200 mm-Intervalle der Temperaturmesselemente in der Kokillen-Breitenrichtung und deren Verteilung über einen Bereich vorliegt, die mit der gesamten Breite der Bramme korrespondiert.
  • Der Schritt des Abschätzens des Strömungsmusters ist vorzugsweise einer, die aus der nachfolgend angegebenen Gruppe ausgewählt sind.
    • (A) Basierend auf den Variationen der Temperatur der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille über die Zeit wird die Verteilung der Messpunkte dort bestimmt, wo die Temperatur der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille ansteigt. Dann wird basierend auf der so bestimmten Verteilung der Messpunkte des Temperaturanstiegs das Strömungsmuster des geschmolzenen Stahls in der Kokille basierend auf den Variationen der Temperatur der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille über die Zeit die Verteilung der Messpunkte dort, wo die Temperatur der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille absinkt, bestimmt. Dann wird basierend auf der so bestimmten Verteilung der Messpunkte des Temperaturabsinkens das Strömungsmuster des geschmolzenen Stahls in der Kokille abgeschätzt. Basierend auf den Variationen der Temperatur an der längeren Seite der Kokille über die Zeit wird die Verteilung der Messpunkte dort, wo die Temperatur der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille abfällt, bestimmt. Anschließend wird basierend auf der so bestimmten Verteilung der Messpunkte das Strömungsmuster des geschmolzenen Stahls in der Kokille abgeschätzt.
    • (C) Basierend auf den Variationen der Temperatur der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille über die Zeit wird die Verteilung der Messpunkte dort, wo die Temperatur der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille ansteigt bzw. absinkt, bestimmt. Dann wird basierend auf den so bestimmten jeweiligen Verteilungen der Messpunkte des Temperaturanstiegs und des Temperaturabsinkens das Strömungsmuster des geschmolzenen Stahls in der Kokille abgeschätzt.
    • (D) Basierend auf der Anzahl und der Positionen der Peaks der Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte in der Kokillenbreite wird das Strömungsmuster des geschmolzenen Stahls in der Kokille abgeschätzt.
    • (E) Der abgelenkte Strom des geschmolzenen Stahls in der Kokille wird durch Vergleichen des Maximalwerts und der Position des Maximalwerts der Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte an der rechten Hälfte mit dem Maximalwert und der Position des Maximalwerts der Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte an der linken Hälfte mit deren zentraler Position basierend auf den gemessenen Temperaturen abgeschätzt.
  • Eine Temperaturmessvorrichtung für die Kokillen-Kupferplatte umfasst:
    Eine Vielzahl von Temperaturmesselementen, die in der rückwärtigen Fläche der Kokillen-Kupferplatte für das kontinuierliche Gießen eingebettet sind;
    wobei die Temperaturmesselemente in einem Distanzbereich von 10–135 mm entfernt vom Niveau des geschmolzenen Stahls in der Kokille zur Richtung des Strangabzugs platziert sind und die Distanz zwischen der Oberfläche der Kokillen-Kupferplatte an der Seite des geschmolzenen Stahls und der Spitze des Temperaturmesselements 16 mm oder weniger beträgt, während nicht mehr als 200 mm-Intervalle der Temperaturmesselemente in der Kokillen-Breitenrichtung und deren Verteilung über einen Bereich, der der gesamten Breite der Bramme entspricht, beibehalten wird.
  • In der Temperaturmessvorrichtung ist das Temperaturmesselement vorzugsweise so platziert, dass es durch eine Röhre verläuft, die von dem Kühlwasser in einer Wasserbox isoliert ist, und eine Abdichtpackung ist vorzugsweise um den Ort herum angebracht, an dem das Temperaturmesselement platziert ist.
  • Ein Verfahren zum Bewerten von Oberflächendefekten auf einer Bramme, die durch kontinuierliches Gießen erhalten wurde, umfasst die folgenden Schritte.
    Platzieren von einer Vielzahl von Temperaturmesselementen in einem Distanzbereich von 10 bis 135 mm entfernt von der Position des Meniskus in der Kokille in Richtung des Strangabzugs entlang der Breitenrichtung der rückwärtigen Fläche der Kokillen-Kupferplatte;
    Messen der Verteilung der Temperaturen in der Kokillen-Kupferplatte in deren Breitenrichtung; und
    Bewerten von Oberflächendefekten auf der Bramme auf Basis der Verteilung der Temperaturen in der Kokillen-Breitenrichtung.
  • Die Bewertung von Defekten wird durch einen der Verfahren ausgeführt, das aus der unten angegebenen Gruppe ausgewählt wird.
    • (A) Der Oberflächendefekt der Bramme wird auf Basis des Maximalwerts in der Temperaturverteilung in Kokillen-Breitenrichtung bewertet.
    • (B) Ein Oberflächendefekt der Bramme wird auf Basis des Miniwalwerts der Temperaturverteilung in der Kokillen-Breitenrichtung bewertet.
    • (C) Die Oberflächendefekte der Bramme werden auf Basis des Durchschnittswerts der Temperaturverteilung in Kokillen-Breitenrichtung bewertet.
    • (D) Die Oberflächendefekte der Bramme werden auf Basis des Unterschieds zwischen dem Durchschnittswert der Temperaturverteilung in der Form-Breitenrichtung und dem Durchschnittswert einer typischen Temperaturverteilung in der Form-Breitenrichtung bei der Strangabzugsgeschwindigkeit mit der Bramme bewertet.
    • (E) Die Oberflächendefekte der Bramme werden auf Basis des größeren Werts bei Zentrierung des am Zentrum der Kokille platzierten Tauchausgusses, des Unterschieds zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert in der Temperaturverteilung in der linken Hälfte der Kokille und dem Unterschied zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert der Temperaturverteilung in der rechten Hälfte der Kokille bewertet.
    • (F) Die Oberflächendefekte der Bramme werden auf Basis des absoluten Werts bei Zentrierung des am Zentrum der Kokille platzierten Tauchausgusses zwischen dem Maximalwert in der Temperaturverteilung in der linken Hälfte der Kokille und dem Maximalwert der Temperaturverteilung in der rechten Hälfte der Kokille bewertet.
    • (G) Die Oberflächendefekte der Bramme werden auf Basis des Maximalwerts der Temperaturverteilungen pro Zeiteinheit über die durch jedes Temperaturmesselement gemessenen Temperaturen bewertet.
  • Ein Verfahren zum Detektieren des Strom geschmolzenen Stahls im kontinuierlichen Gießprozess umfasst die folgenden Schritte:
    Platzieren einer Vielzahl von Temperaturmesselementen orthogonal zur Richtung des Strangabzuges an der rückwärtigen Fläche der Kokillen-Kupferplatte für das kontinuierliche Gießen;
    Messen der Kokillen-Kupferplattentemperaturen unter Verwendung dieser Vielzahl von Temperaturmesselementen;
    Aufbringen einer Tiefpassfilterbehandlung auf jede der so gemessenen Kokillen-Kupfertemperaturen unter der Annahme des Bereichs einer auszuschließenden Raumfrequenz von größer als [2/(Formbreite W)] und weniger als 0,01, wobei die Raumfrequenz f des geschmolzenen Stahlstroms durch f = 1/L definiert ist, wobei L die variierende Wellenlänge (mm) kennzeichnet; und
    Abschätzen des Zustands des Strom geschmolzenen Stahls in der Kokille auf Basis der Temperaturverteilung der Kokillen-Kupferplatte, wobei die Temperaturverteilung durch den Tiefpassfilter bearbeitet wurde.
  • Das Verfahren zum Detektieren des Stroms geschmolzenen Stahls stellt vorzugsweise die Distanz zwischen benachbarten Temperaturmesselementen auf einen Bereich von mehr als 44,3/3 mm und weniger als [0,443 × (Formbreite W)/6] mm ein.
  • Darüber hinaus wendet das Verfahren zum Detektieren des Strom geschmolzenen Stahls vorzugsweise die Niederpass-Filterbehandlung unter Verwendung von Datenserien ein, die durch Rückverdopplung der erhaltenen Daten bei jeder der zwei Kanten der Kokillenbreite verringert wurden.
  • Ein Verfahren zum Detektieren des Stroms geschmolzenen Stahls beim kontinuierlichen Gießen umfasst die folgenden Schritte:
    das Platzieren einer Vielzahl von Temperaturmesselementen orthogonal zur Richtung des Strangabzugs, während die Distanz zwischen benachbarten Temperaturmesselementen in einem Bereich von 44,3/3 mm bis [0,443 × (Formbreite W)/6] mm beibehalten wird.
    Das Messen der Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte unter der Verwendung der so platzierten Temperaturmesselemente;
    das Ableiten eines Durchschnitts einer seitlichen Bewegung der so gemessenen Kokillen-Kupferplattentemperaturen; und
    das Abschätzen eines Zustands geschmolzenen Stahlstroms in der Kokille basierend auf der Temperaturverteilung des Durchschnitts der seitlichen Bewegung der Kokillen-Kupferplattentemperaturen.
  • Ein Verfahren zum Bewerten von Abweichungen der Wärme-Abfuhr in der Kokille beim kontinuierlichen Gießen umfasst die folgenden Schritte:
    das Platzieren einer Vielzahl von Temperaturmesselementen orthogonal zur Richtung des Strangabzugs an der rückwärtigen Fläche der Kokillen-Kupferplatte für das kontinuierliche Gießen;
    das Messen von Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte unter der Verwendung der so platzierten Temperaturmesselemente;
    das Aufbringen einer Tiefpassfilterbehandlung auf jede der so gemessenen Kokillen-Kupfertemperaturen; und
    das Bewerten von Abweichungen in der Wärme-Abfuhr in der Kokille auf Basis des Unterschieds zwischen der gemessenen Kokillen-Kupferplattentemperatur und der Kokillen-Kupferplattentemperatur, die durch den Tiefpassfilter behandelt wurde.
  • Ein Verfahren zum Detektieren des Stroms geschmolzenen Stahls beim kontinuierlichen Gießen umfasst die folgenden Schritte.
    Das Platzieren einer Vielzahl von Temperaturmesselementen orthogonal zur Richtung des Strangabzugs an der rückwärtigen Fläche der Kokillen-Kupferplatte zum kontinuierlichen Gießen;
    das Messen von Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte unter Verwendung der so platzierten Temperaturmesselemente;
    das Sammeln von so gemessenen individuellen Kokillen-Kupferplattentemperaturen in Intervallen von nicht mehr als 60 Sekunden; und
    das Abschätzen des Zustands des geschmolzenen Stahlstroms in der Kokille auf Basis der an den Intervallen gesammelten Kokillen-Kupferplattentemperaturen.
  • Ein Verfahren zum Steuern des Stroms geschmolzenen Stahls beim kontinuierlichen Gießen umfasst die folgenden Schritte.
    Das Messen der Temperaturverteilung in Breitenrichtung der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille durch Platzieren einer Vielzahl von Temperaturmesselementen in Breitenrichtung von und an der rückwärtigen Fläche der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille für das kontinuierliche Gießen; und
    das Einstellen einer oder mehrerer der Variablen aus magnetischer Feldintensität des Magnetfelds-Generators, der an der Kokille angebracht ist, der Strangabzugsgeschwindigkeit, der Eintauchtiefe des Tauchausgusses und der Argongas-Injektionsrate in die Einspritzdüse, sowie der Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert in der so bestimmten Temperaturverteilung auf 12°C oder weniger.
  • Beim Verfahren zum Steuern des Stroms geschmolzenen Stahls wird bevorzugt, dass eine oder mehrere der Variablen aus Magnetfeldintensität des Magnetfeld-Generators, der in der Kokille angebracht ist, der Stromabzugsgeschwindigkeit, der Eintauchtiefe des Tauchausgusses und der Argongas-Injektionsrate in den Tauchausguss hinein so eingestellt werden, dass die Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert in der gemessene Temperaturverteilung 12°C oder weniger wird, und so, dass die Temperaturdifferenz zwischen den symmetrischen Positionen in der rechten Hälfte und der linken Hälfte zum Tauchausguss in Breitenrichtung der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille 10°C oder weniger werden.
  • Beim Verfahren der Steuerung des Stroms geschmolzenen Stahls wird bevorzugt, dass die Intensität des Magnetfelds des an der Kokille angebrachten Magnetfeld-Generators separat in der rechten Hälfte und der linken Hälfte der Kokille zum Tauchausguss hin eingestellt wird.
  • Ein Verfahren zum Steuern des Stroms geschmolzenen Stahls beim kontinuierlichen Gießen umfasst die folgenden Schritte:
    Das Messen der Temperaturverteilung in Breitenrichtung der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille durch Platzieren einer Vielzahl von Temperaturmesselementen in Breitenrichtung an der rückwärtigen Fläche der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille zum kontinuierlichen Gießen;
    das Ableiten einer Stromverteilung des geschmolzenen Stahls in Breitenrichtung der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille durch Bestimmen der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls an jedem Messpunkt auf Basis der so gemessenen Temperaturen;
    das Einstellen einer oder mehrerer der Variablen aus Magnetfeldintensität des an der Kokille angebrachten Magnetfeld-Generators, der Strangabzuggeschwindigkeit, der Eintauchtiefe des Tauchausgusses und der Argongas-Injektionsrate in den Tauchausguss hinein, um so zu bewirken, dass die Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert in der bestimmten Strömungsverteilung des geschmolzenen Metalls 0,25 m/sec oder weniger wird.
  • Beim Verfahren zum Steuern des Stroms geschmolzenen Stahls wird bevorzugt, dass eine oder mehrere der Variablen aus Magnetfeld-Intensität des an der Kokille angebrachten Magnetfeld-Generators, der Strangabzugsgeschwindigkeit, der Eintauchtiefe des Tauchausgusses und der Argongas- Injektionsrate in den Tauchausguss hinein so eingestellt werden, dass die Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert in der abgeleiteten Strömungsverteilung des geschmolzenen Stahls 0,25 m/sec oder weniger wird, und so, dass die Differenz in der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls zwischen symmetrischen Positionen in der rechten Hälfte und der linken Hälfte in Bezug auf den Tauchausguss in Breitenrichtung der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille 0,20 m/sec oder weniger wird.
  • Bei dem Verfahren zum Steuern des Stroms geschmolzenen Stahls wird bevorzugt, dass die Intensität des an der Kokille angebrachten Magnetfeld-Generators separat in der rechten Hälfte und der linken Hälfte der Form in Bezug auf den Tauchausguss eingestellt wird.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schematische Zeichnung der Strömungsmuster geschmolzenen Stahls in der Kokille gemäß Ausführungsform 1.
  • 2 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen dem Strömungsmuster geschmolzenen Stahls in der Kokille und dem Auftreten verworfener Produkte gemäß Ausführungsform 1 zeigt.
  • 3 ist eine schematische Zeichnung einer Querschnitts-Vorderansicht der Gießsektion einer kontinuierlichen Gießmaschine gemäß Ausführungsform 1.
  • 4 ist eine schematische Zeichnung einer Querschnitts-Seitenansicht der Gießsektion gemäß Ausführungsform 1.
  • 5 ist ein Graph, der die Temperaturvariationen über die Zeit an zwei unterschiedlichen Messpunkten im Beispiel 1 gemäß Ausführungsform 1 zeigt.
  • 6 ist ein Plot individueller Messpunkte, der die Temperaturverteilung über die Zeit zeigt, die aus den Überwachungsergebnissen aus Beispiel 1 gemäß Ausführungsform 1 abgeleitet wurden.
  • 7 stellt das Strömungsmuster dar, das von den Ergebnissen der Temperaturanalyse aus Beispiel 1 gemäß Ausführungsform 1 detektiert wurde.
  • 8 zeigt die Verteilung der Strömungsgeschwindigkeit geschmolzenen Stahls an dessen Oberfläche an der Kokille, die durch refraktorische Stangen in Beispiel 1 gemäß Ausführungsform 1 gemessen wurde.
  • 9 ist ein Graph, der die Temperaturvariationen über die Zeit an zwei unterschiedlichen Messpunkten zeigt, nachdem die Intensität des Magnetfelds in Beispiel 1 gemäß Ausführungsform 1 erhöht wurde.
  • 10 zeigt die Temperaturen der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille vor und nach der Korrektur in Beispiel 2 gemäß Ausführungsform 1.
  • 11 zeigt die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls, gemessen durch refraktorische Stangen in Beispiel 2 gemäß Ausführungsform 1.
  • 12 zeigt das gemessene Strömungsgeschwindigkeitsprofil des geschmolzenen Stahls in der Nähe des Meniskus unter den Gießbedingungen des Niveaus 1 aus Ausführungsform 2.
  • 13 zeigt das gemessene Strömungsgeschwindigkeitsprofil des geschmolzenen Stahls in der Nähe des Meniskus unter den Gießbedingungen des Niveaus 2 aus Ausführungsform 2.
  • 14 zeigt das gemessene Strömungsgeschwindigkeitsprofil des geschmolzenen Stahls in der Nähe des Meniskus unter den Gießbedingungen des Niveaus 3 aus Ausführungsform 2.
  • 15 zeigt die Position der Temperaturmesselemente, um das Strömungsgeschwindigkeitsprofil des geschmolzenen Stahls aus Ausführungsform 2 genau aufzunehmen.
  • 16 zeigt die Strömungsgeschwindigkeitsverteilung direkt unterhalb des Meniskus, gemessen in einem Wassermodell gemäß Ausführungsform 2.
  • 17 zeigt die berechneten Ergebnisse des Selbst-Korrelierungskoeffizienten der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls, gemessen mit einem Strömungsgeschwindigkeitsmesser für geschmolzenen Stahl mit refraktorischer Stange gemäß Ausführungsform 2.
  • 18 zeigt einen elektrischen Äquivalenzkreislauf eines Modells, der die Variationen der Temperaturen der Kupferplatte an der Seite des geschmolzenen Stahls als Ausgabe des eingebauten Temperaturmesselements gemäß Ausführungsform 2 bereitstellt.
  • 19 zeigt einen anderen elektrischen Äquivalenzschaltkreis eines Modells, das Variationen der Temperaturen der Kupferplatte an der Seite des geschmolzenen Stahls als Ausgabe des in der Kupferplatte eingebauten Temperaturmesselements gemäß Ausführungsform 2 bereitstellt.
  • 20 ist ein Graph, der die Variationen der Temperatur der Kokillen-Kupferplatte an jeder Position an der Kokillen-Kupferplatte zeigt, wenn ein Stufensignal auf die Oberfläche der Kokillen-Kupferplatte an der Seite des geschmolzenen Stahls gemäß Ausführungsform 2 aufgebracht wird.
  • 21 ist ein schematisches Diagramm der Temperaturverteilung von dem geschmolzenen Stahl auf das Kühlwasser für die Kokillen-Kupferplatte gemäß Ausführungsform 2.
  • 22 stellt Strömungsmuster des geschmolzenen Stahls in der Kokille und Temperaturverteilungen der Kokillen-Kupferplatte in der Kokillen-Breitenrichtung gemäß Ausführungsform 2 dar.
  • 23 ist eine schematische Zeichnung einer Querschnitts-Vorderansicht der Gießsektion einer kontinuierlichen Gießmaschine gemäß Ausführungsform 2.
  • 24 ist eine schematische Zeichnung einer Querschnitts-Seitenansicht der Gießsektion gemäß Ausführungsform 2.
  • 25 ist eine schematische Zeichnung einer Querschnitts-Seitenansicht der Gießsektion aus Ausführungsform 2, die die Befestigungsstruktur des Temperaturmesselements zeigt.
  • 26 zeigt ein Beispiel der Beziehung zwischen den Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte und der Geschwindigkeit des geschmolzenen Stahlstroms.
  • 27 ist ein Beispiel der Temperaturmessdaten für die Kokillen-Kupferplatte in Beispiel 1 gemäß Ausführungsform 2.
  • 28 zeigt ein anderes Beispiel der Temperaturmessdaten für die Kokillen-Kupferplatte in Beispiel 1 gemäß Ausführungsform 2.
  • 29 zeigt ein Beispiel einer Strömungsgeschwindigkeitsverteilung, die aus den Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte in Beispiel 1 gemäß Ausführungsform 2 abgeschätzt wurde.
  • 30 zeigt ein anderes Beispiel einer Strömungsgeschwindigkeitsverteilung, die aus den Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte in Beispiel 1 gemäß Ausführungsform 2 abgeschätzt wurde.
  • 31 zeigt eine Strömungsgeschwindigkeitsverteilung des geschmolzenen Stahls in der Kokille, gemessen an der ersten Hitze einer Reihe von Güssen in Beispiel 2 gemäß Ausführungsform 2.
  • 32 zeigt eine Temperaturverteilung einer Kokillen-Kupferplatte, gemessen an der fünften Hitze einer Reihe von Güssen in Beispiel 2 gemäß Ausführungsform 2.
  • 33 zeigt eine Strömungsgeschwindigkeitsverteilung für geschmolzenen Stahls in der Kokille, gemessen an der fünften Hitze einer Reihe von Güssen in Beispiel 2 gemäß Ausführungsform 2.
  • 34 zeigt eine Strömungsgeschwindigkeitsverteilung für geschmolzenen Stahls in der Kokille, gemessen an der ersten Hitze einer Reihe von Güssen in Beispiel 3 aus Ausführungsform 2.
  • 35 zeigt eine Temperaturverteilung einer Kokillen-Kupferplatte, gemessen an einer dritten Hitze einer Reihe von Güssen in Beispiel 3 gemäß Ausführungsform 2.
  • 36 zeigt eine Strömungsgeschwindigkeitsverteilung geschmolzenen Stahls in der Kokille, gemessen an der dritten Hitze einer Reihe von Güssen in Beispiel 3 gemäß Ausführungsform 2.
  • 37 zeigt eine schematische Darstellung eines Vergleichs zwischen der Strömungsrate geschmolzenen Stahls in der Kokille und der Temperatur der Kokillen-Kupferplatte gemäß Ausführungsform 3.
  • 38 zeigt eine schematische Darstellung der Temperaturverteilung der Kokillen-Kupferplatte in deren Breitenrichtung und der maximalen, minimalen und durchschnittlichen Werte der Temperaturen der Kokillen- Kupferplatte für das Muster 1 des Zustands geschmolzenen Stahlstroms in Ausführungsform 3.
  • 39 zeigt eine schematische Darstellung der Temperaturverteilung der Kokillen-Kupferplatte in deren Breitenrichtung, sowie der maximalen und minimalen Werte der Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte für das Muster 2 des Zustands für den Stroms geschmolzenen Stahls in Ausführungsform 3.
  • 40 ist eine schematische Zeichnung einer Querschnitts-Vorderansicht der Gießsektion der kontinuierlichen Gießmaschine gemäß Ausführungsform 3.
  • 41 zeigt ein Ergebnis einer Überprüfung in Beispiel 1 der Ausführungsform 3, welche die Beziehung zwischen dem Maximalwert (Tmax) der Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte und der Erzeugung von Oberflächendefekten auf einem kaltgewalzten Coil ergibt.
  • 42 zeigt ein Ergebnis einer Überprüfung in Beispiel 2 gemäß Ausführungsform 3, welches die Beziehung zwischen dem minimalen Wert (Tmin) der Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte und Erzeugung von Blasendefekten und Schlackeeinschlussdefekten auf der Oberfläche der Bramme ergibt.
  • 43 zeigt ein Ergebnis einer Überprüfung in Beispiel 3 gemäß Ausführungsform 3, welches die Beziehung zwischen der Temperaturdifferenz zwischen den maximalen und minimalen Werten, der maximalen Temperatur in der rechten Hälfte und der maximalen Temperatur in der linken Hälfte und der Erzeugung von Oberflächendefekten auf einem kaltgewalzten Coil ergibt.
  • 44 zeigt ein Ergebnis einer Überprüfung in Beispiel 4 der Ausführungsform 3, welches die Beziehung zwischen der Durchschnittstemperatur (Tave) der Kupferplatte, der Temperaturdifferenz zwischen den maximalen minimalen Werten und der Erzeugung von Blasendefekten und Schlackeeinschlussdefekten auf der Oberfläche der Bramme angibt.
  • 45 zeigt ein Beispiel der gemessenen Temperaturen einer Kokillen-Kupferplatte in Beispiel 5 gemäß Ausführungsform 4.
  • 46 zeigt ein Ergebnis einer Überprüfung in Beispiel 5 der Ausführungsform 3, das die Variationen der Maximalwerte und die Variationen der Temperaturen über die Zeit für ein kaltgewalztes Coil zeigt.
  • 47 zeigt ein Ergebnis einer Überprüfung in Beispiel 6 der Ausführungsform 3, welches die Beziehung zwischen der Brammenabzugsgeschwindigkeit und der Durchschnittstemperatur (Tave) für die Kupferplatte in Beziehung zur Erzeugungsrate von Oberflächendefekten auf einem kaltgewalzten Coil ergibt.
  • 48 zeigt ein gemessenes Ergebnis eines Strömungsgeschwindigkeitsprofils von geschmolzenem Stahl unter einer Gießbedingung gemäß Niveau 1 der Ausführungsform 4.
  • 49 zeigt ein gemessenes Ergebnis eines Strömungsgeschwindigkeitsprofils für geschmolzenen Stahls unter der Gießbedingung gemäß Niveau 2 der Ausführungsform 4.
  • 50 zeigt ein gemessenes Ergebnis eines Strömungsgeschwindigkeitsprofils für geschmolzenen Stahl unter einer Gießbedingung gemäß Niveau 3 der Ausführungsform 4.
  • 51 zeigt die Zeit-Grenzveränderung der Temperaturen der Kupferplatte an der langen Seite der Kokille unter Variationen der magnetischen Fluxdichte des Magnetfeld-Generators gemäß Ausführungsform 4.
  • 52 ist ein Histogramm der Übergangsperiode für die Temperaturvariationen der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille gemäß Ausführungsform 4.
  • 53 ist eine schematische Zeichnung einer Querschnitts-Vorderansicht der Gießsektion der kontinuierlichen Gießmaschine gemäß Ausführungsform 4.
  • 54 zeigt die Temperaturverteilung in der Kokillen-Breitenrichtung, die aus nicht bearbeiteten Daten der Temperaturen für die Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille in Beispiel 1 gemäß Ausführungsform 4 abgeleitet wurden.
  • 55 ist ein Graph, der die Variation der Erregung R, resultierend aus den Variationen einer gemittelten Anzahl M der Ausführungsform 4 zeigen.
  • 56 zeigt die Temperaturverteilung, die aus der durchschnittlichen seitlichen Bewegung der Temperaturverteilung der 54 abgeleitet wurde.
  • 57 zeigt die Temperaturverteilung in der Kokillen-Breitenrichtung, abgeleitet aus den gesammelten nicht bearbeiteten Daten der Temperaturverteilung der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille in Beispiel 2 gemäß Ausführungsform 4.
  • 58 zeigt die Temperaturverteilung aus 57, bearbeitet durch die gemittelte Anzahl M aus 3.
  • 59 zeigt die Temperaturverteilung aus 57, bearbeitet durch die gemittelte Anzahl M aus 7.
  • 60 zeigt die Temperaturverteilung aus 57, bearbeitet durch die gemittelte Anzahl M aus 9.
  • 61 zeigt die Temperaturverteilung für den Fall, dass die Thermoelemente in einem Intervall von 100 mm eingebettet waren und dass die durchschnittliche seitliche Bewegung mit der durchschnittlichen Anzahl M von 3 in Beispiel 3 gemäß Ausführungsform 4 aufgebracht wurde.
  • 62 zeigt die Temperaturverteilung für den Fall, dass die Thermoelemente in einem Intervall von 150 mm eingebettet waren und dass die durchschnittliche seitliche Bewegung mit einer durchschnittlichen Anzahl M von 3 in Beispiel 3 gemäß Ausführungsform 4 aufgebracht wurde.
  • 63 zeigt den Fall, dass die durch deren Rückdopplung verlängerten Daten an jeder der beiden Kanten der Kokillenbreite verwendet wurden und dass die durchschnittliche seitliche Bewegung in Beispiel 4 gemäß Ausführungsform 4 aufgebracht wurde.
  • 64 zeigt die zeitlichen Sequenzvariationen der Temperaturen der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille 1 bei Intervallen der Datensammlung von 1 Sekunde in Beispiel 5 gemäß Ausführungsform 4.
  • 65 zeigt die zeitlichen Sequenzvariationen der Temperaturen der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille bei Intervallen der Datensammlung von 5 Sekunden in Beispiel 5 gemäß Ausführungsform 4.
  • 66 zeigt die zeitlichen Sequenzvariationen der Temperaturen der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille bei Intervallen der Datensammlung von 10 Sekunden in Beispiel 5 gemäß Ausführungsform 4.
  • 67 zeigt die zeitlichen Sequenzvariationen der Temperaturen der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille bei Intervallen der Datensammlung von 60 Sekunden in Beispiel 5 gemäß Ausführungsform 4.
  • 68 zeigt die zeitlichen Sequenzvariationen der Temperaturen der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille bei Intervallen der Datensammlung von 240 Sekunden im Beispiel 5 gemäß Ausführungsform 4.
  • 69 zeigt die Beziehung zwischen dem Durchschnittswert (D0) in der Kokillen-Breitenrichtung und der Standardabweichung (σ) der Dicke der Strangschale in Beispiel 6 gemäß Ausführungsform 4.
  • 70 zeigt ein Beispiel einer Strömungsgeschwindigkeitsverteilung geschmolzenen Stahls an Meniskus im Falle des Musters B des Strömungsmusters geschmolzenen Stahls in der Kokille gemäß Ausführungsform 5.
  • 71 zeigt ein Beispiel der Temperaturverteilung geschmolzenen Stahls der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille im Falle des Musters B des Strömungsmusters geschmolzenen Stahls in der Kokille gemäß Ausführungsform 5.
  • 72 zeigt eine schematische Darstellung der Temperaturverteilung über einen Bereich von dem geschmolzenen Stahl zum Kühlwasser für die Kokillen-Kupferplatte gemäß Ausführungsform 5.
  • 73 zeigt ein Beispiel der Beziehung zwischen der Temperatur der Kokillen-Kupferplatte und der Strömungsgeschwindigkeit geschmolzenen Stahls gemäß Ausführungsform 5.
  • 74 zeigt ein Beispiel der Messung der Temperaturen der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille gemäß Ausführungsform 5.
  • 75 zeigt ein anderes Beispiel der Messung der Temperaturen der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille gemäß Ausführungsform 5.
  • 76 zeigt die Strömungsgeschwindigkeit geschmolzenen Stahls, die von den Temperaturen der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille, wie sie in 74 angegeben sind, konvertiert wurde.
  • 77 zeigt die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls, die aus den Temperaturen der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille, wie sie in 75 angegeben sind, konvertiert wurde.
  • 78 ist eine schematische Zeichnung einer Querschnitts-Vorderansicht der Gießsektion einer kontinuierlichen Gießmaschine gemäß Ausführungsform 5.
  • 79 ist eine schematische Zeichnung einer Querschnitts-Seitenansicht der Gießsektion gemäß Ausführungsform 5.
  • 80 zeigt ein Ergebnis der gemessenen Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte in Beispiel 1 gemäß Ausführungsform 5.
  • 81 illustriert den Zustand des Stroms geschmolzenen Stahls, der aus der Temperaturverteilung gemäß 80 abgeschätzt wurde.
  • 82 zeigt ein anderes Ergebnis der gemessenen Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte in Beispiel 1 gemäß Ausführungsform 5.
  • 83 illustriert den Zustand des Stroms geschmolzenen Stahls, der aus der Temperaturverteilung gemäß 82 abgeschätzt wurde.
  • 84 zeigt weitere Ergebnisse der gemessenen Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte in Beispiel 1 gemäß Ausführungsform 5.
  • 85 illustriert den Zustand des Stroms geschmolzenen Stahls, der aus der Temperaturverteilung aus 84 abgeschätzt wurde.
  • 86 zeigt das Ergebnis der gemessenen Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte in Beispiel 2 gemäß Ausführungsform 5.
  • 87 zeigt ein anderes Ergebnis der gemessenen Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte in Beispiel 2 gemäß Ausführungsform 5.
  • 88 zeigt ein Ergebnis der gemessenen Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte in Beispiel 3 gemäß Ausführungsform 5.
  • 89 zeigt ein anderes Ergebnis der gemessenen Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte in Beispiel 3 gemäß Ausführungsform 5.
  • 90 zeigt ein Ergebnis der gemessenen Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte im Beispiel 4 gemäß Ausführungsform 5.
  • 91 zeigt ein anderes Ergebnis der gemessenen Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte in Beispiel 4 gemäß Ausführungsform 5.
  • 92 zeigt ein Ergebnis gemessener Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte in Beispiel 5 gemäß Ausführungsform 5.
  • 93 zeigt ein anderes Ergebnis der Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte in Beispiel 5 gemäß Ausführungsform 5.
  • 94 zeigt ein weiteres Ergebnis gemessener Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte in Beispiel 5 gemäß Ausführungsform 5.
  • 95 zeigt noch ein anderes Ergebnis gemessener Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte im Beispiel 5 gemäß Ausführungsform 5.
  • 96 zeigt ein Beispiel der zeitlichen Sequenzvariationen der Temperatur der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille unter Variationen der magnetischen Fluxdichte des Magnetfeld-Generators in Beispiel 5 gemäß Ausführungsform 5.
  • AUSFÜHRUNGSFORMEN ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
  • Ausführungsform 1
  • (Verfahren zur Steuerung des Strömungsmusters des geschmolzenen Stahls)
  • Das Strömungsmuster geschmolzenen Stahls in einer Form variiert in komplexen Modi, die aus Einflüssen aufsteigender Argon-Blasen und des aufgebrachten Magnetfelds auch in einem symmetrischen Strom in der rechten Hälfte und in der linken Hälfte in der Form zum Tauchausguss ohne Ablenkung hin bewirkt wird. Die Strömungsmuster werden hauptsächlich in drei Muster klassifiziert: Muster A, Muster B und Muster C, die in 1 dargestellt sind. In der Figur kennzeichnet das Bezugszeichen 3 die kürzere Seite der Kokille, das Bezugszeichen 4 kennzeichnet den geschmolzenen Stahl, das Bezugszeichen 5 kennzeichnet die erstarrte Strangschale, und das Bezugszeichen 8 kennzeichnet den Tauchausguss, das Bezugszeichen 9 kennzeichnet das Injektionsloch, das Bezugszeichen 10 kennzeichnet den injizierten Strom, das Bezugszeichen 13 den Meniskus und das Bezugszeichen 14 kennzeichnet das Gießpulver.
  • Gemäß Muster A erreicht der von dem Tauchausguss 8 kommende injizierte Strom 10 die Strangschale 5 an der kürzeren Seite 3 der Kokille und kollidiert mit dieser, dann trennt er sich in zwei Ströme auf. Ein Strom läuft weiter entlang der erstarrten Schale 5 an der kürzeren Seite 3 der Kokille und steigt zum Meniskus 13 auf, verläuft weiter entlang dem Meniskus 13 von der kürzeren Seite 3 der Kokille auf den zentralen Abschnitt der Form (den Tauchausguss 8) hin. Der andere Strom wird nach der Kollision mit der erstarrten Strangschale 5 ein auf den unteren Abschnitt der Kokille hin absinkender Strom.
  • Gemäß dem Muster B bewirkt der Einfluss ansteigender Argon-Bläschen oder der Einfluss des aufgebrachten Magnetfelds auf den injizierten Strom 10, dass der injizierte Strom 10 nicht die erstarrte Strangschale 5 an der kürzeren Seite 3 der Kokille erreicht und der Strom zwischen dem Injektionsloch 9 und der erstarrten Schale 5 an der kürzeren Seite 3 der Kokille sich auflöst, um einen ansteigenden Strom und einen absinkenden Strom auszubilden. Am Meniskus 13 werden zur Zentrierung einer Zwischenposition zwischen dem Tauchausguss 8 und der kürzeren Seite 3 der Kokille ein Strom auf den zentralen Abschnitt der Kokille hin (die Seite des Tauchausgusses 8 an der zum Tauchausguss 8 hin deutenden Seite, sowie ein umgekehrter Strom auf die kürzere Seite 3 der Kokille an der Seite der kürzeren Seite 3 der Kokille erzeugt.
  • Gemäß dem Muster C beinhaltet der Strom einen aufsteigenden Strom des injizierten Stroms nahe dem Tauchausguss 8. Diese Art von Strom wird hauptsächlich durch den Einfluss aufsteigender grober Argon-Bläschen, den Einfluss des aufgebrachten Magnetfelds oder anderer Einflüsse bewirkt. Im Muster C ist der Hauptstrom der Strom vom zentralen Abschnitt der Kokille (an der Seite des Tauchausgusses 8) auf die Seite der kürzeren Seite 3 der Kokille hin.
  • Die Erfinder der vorliegenden Erfindung untersuchten die Erzeugung zurückgewiesener Produkte, wobei die Zurückweisung aufgrund Gießpulver in den Produkten aus dünnen Stahlblechen erfolgte. 2 zeigt das Ergebnis. Wie aus dieser Figur ersichtlich ist dann, wenn das Strömungsmuster des geschmolzenen Stahls in der Kokille dem Muster B entspricht, die Qualität der Bramme die beste, was weniger Defekte ergibt, die von Gießpulver in diesen drei Mustern bewirkt werden. Der Grund hierfür ist vermutlich der Folgende.
  • Für den Fall des Musters A treten wahrscheinlich Strudel, die die Einschlüsse von Gießpulver in den geschmolzenen Stahl induzieren, am Meniskus in einem Bereich vom Zentrum der Kokille zu einer Position entfernt vom Zentrum über eine Distanz von einem Viertel der Kokillenbreite auf. Darüber hinaus wird dann, wenn die Strömungsgeschwindigkeit der Oberfläche des geschmolzenen Stahls hoch ist, das Gießpulver durch den Oberflächenstrom des geschmolzenen Stahls abgezogen, was leicht diesen Einschluss von Gießpulver induziert. Im Falle des Musters C induziert der ansteigende Strom geschmolzenen Stahls in der Nähe des Tauchausgusses und das Ansteigen großer Argon-Bläschen eine Fluktuation und Turbulenzen des Meniskus, welche den Einschluss von Gießpulver erzeugen. Zusätzlich werden dann, wenn die Strömungsgeschwindigkeit an der Oberfläche des geschmolzenen Stahls hoch ist, vertikale Strudel nahe der kürzeren Seite der Kokille, die ebenso den Einschluss von Gießpulver bewirken, erzeugt. Im Gegensatz hierzu bestehen im Falle des Musters B keine Bildungen von Wirbeln und von einem starken Oberflächenstrom am Meniskus, wodurch eine Strömungsbedingung erzeugt wird, die kaum den Einschluss von Gießpulver induziert.
  • Dementsprechend wird durch den Aufbau des Musters B im Strömungsmuster des geschmolzenen Stahls in der Kokille die Verringerung der Qualität der Bramme unterbunden und die Reduzierung verschlechtert die Produktqualität und die Verbesserung der Rate an Brammen, welche frei von Korrekturen sind. Wie bereits vorab beschrieben, variiert jedoch das Strömungsmuster des geschmolzenen Stahls innerhalb der Kokille während des Gießens sogar unter gleichen Gießbedingungen. Wenn das Strömungsmuster während der Gießstufe detektiert werden kann, kann ein von einem festgelegten Niveau abweichendes Strömungsmuster zu dem festgelegten Strömungsmuster durch Variation der Intensität eines aufgebrachten Magnetfelds zurückgeführt werden.
  • Zu diesem Zweck haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung herausgefunden, dass das Strömungsmuster des geschmolzenen Stahls in der Kokille durch Messen der Temperaturen der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille detektiert wird. Das bedeutet, dass die Temperatur der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille nahe dem Meniskus der Kokille an einer Position ansteigt, die mit dem ansteigenden Strom des geschmolzenen Stahls korrespondiert, somit mit der Position hoher Temperatur der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille in Antwort auf die Variationen des Strömungsmusters variiert. Beispielsweise wird im Falle des Musters A ein ansteigender Strom nahe der kürzeren Seite der Kokille ausgebildet, wodurch die Temperatur der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille nahe der kürzeren Seite der Kokille ansteigt. Dies wird dadurch bewirkt, dass der injizierte Strom eine höhere Temperatur als der des geschmolzenen Stahls in der Kokille aufweist, so dass die Temperatur des geschmolzenen Stahls ansteigt, um den Wärmeübergang aufgrund des Stroms geschmolzenen Stahls an einer Position des ansteigenden injizierten Stroms zu erhöhen, was zu einem Anstieg der Wärmeübergangsrate zur Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille führt, um die Temperatur der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille zu erhöhen.
  • Die Temperatur der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille variiert jedoch nicht nur durch den Einfluss des Stroms geschmolzenen Stahls, sondern ebenso durch den Zustands des Kontakts zwischen der Kokille und der erstarrten Strangschale, durch den Zustand des Einströmens von Gießpulver und dergleichen. Als Ergebnis hiervon kann die Detektion des Stroms geschmolzenen Stahls allein durch die Verteilung absoluter Werte der Temperatur der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille in der Brammenbreitenrichtung zu einer falschen Detektion führen. Das bedeutet, dass eine genaue Strömungsmuster-Detektion nicht erreicht werden kann, bis der Einfluss dieser Variablen außer dem Strom des geschmolzenen Stahls auf die Temperatur der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille entfernt ist.
  • Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben herausgefunden, dass der Einfluss der Variablen außer dem Stroms geschmolzenen Stahls auf die Temperatur der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille durch eine Fokussierung auf die Veränderungen der Temperatur in der Zeit bei jedem Messpunkt zur Bestimmung der Temperatur der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille über die Zeit oder durch Auswahl einer ansteigenden Geschwindigkeit oder einer absinkenden Geschwindigkeit der Temperatur bei einem bestimmten Intervall als Index minimiert wird, wodurch eine präzise Detektion des Strömungsmusters gewährleistet wird. Dies ist darin begründet, dass die Temperaturvariationen der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille, die aus den Variablen außer dem Stroms des geschmolzenen Stahls herrühren, vergleichsweise langsam auftreten.
  • In diesem Fall wurde ebenso herausgefunden, dass eine weitere präzise Detektion durch Bestimmen der Verteilung der Messpunkte zum Anstieg und zum Absinken der Temperatur der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille und durch die Detektion des Strömungsmusters basierend auf der Verteilung der Messpunkte des Anstiegs der Temperatur und/oder der Verteilung der Messpunkte zum Absinken der Temperatur erhalten werden kann. Dies ist darin begründet, dass die Variationen im Strömungsmuster die Variationen in der Temperatur der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille bei einer bestimmten Verteilung induzieren.
  • Darüber hinaus kann dann, wenn die Oberflächenform der erstarrten Strangschale in der Brammenbreitenrichtung unterhalb des unteren Endes der Kokille bestimmt wird, wenn der Wärmeübergangswiderstand zwischen der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille und der erstarrten Strangschale basierend auf der Oberflächenform der erstarrten Strangschale abgeschätzt wird und wenn die Temperatur der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille basierend auf dem abgeschätzten Wärmeübergangswiderstand korrigiert wird, der Einfluss des Kontaktzustands zwischen der Kokille und der erstarrten Strangschale auf der Temperatur der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille reduziert werden, wodurch das Strömungsmuster präziser detektiert wird. In diesem Fall wird die Oberflächenform der erstarrten Strangschale, die unterhalb des unteren Endes der Kokille bestimmt wurde, zum gemessenen Wert der Temperatur der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille in der Nachbarschaft des Meniskus zurück übermittelt. Dementsprechend decken die Daten der Oberflächenform der erstarrten Strangschale, die zurück übermittelt wurden, den Zeitbereich des Fortschritts der erstarrten Strangschale von der Position nahe des Meniskus zum Punkt der Messung der Oberflächenform ab. Auch dann, wenn der Punkt der Messung der Oberflächenform 1,5 m unterhalb des Meniskus liegt, ist die notwendige Zeit etwa 50 Sekunden, wenn die Brammenabzugsgeschwindigkeit 1,8 m/min beträgt. In Bezug auf die Steuerung des Stroms geschmolzenen Stahls in der Kokille ist die Steuerung bei einem langen Zyklus zu einem gewissen Maß geeignet, da die Steuerung in kurzen Zeitintervallen, beispielsweise die Veränderung des aufgebrachten Magnetfelds, leicht die Daten zerstreut. Daher ist die Zeitdifferenz in diesem Grad kein Problem und eine ausreichende Strömungssteuerung wird erhalten.
  • In Bezug auf das auf den injizierten Strom aufgebrachte Magnetfeld wird bevorzugt, ein sich bewegendes Magnetfeld zu verwenden, welches sich in horizontaler Richtung bewegt. Dies ist darin begründet, dass das sich bewegende Magnetfeld die Strömungsgeschwindigkeit und das Strömungsmuster des Magnetfelds verglichen mit dem statischen Magnetfeld durch Aufbringen einer geeigneten ausgewählten Intensität des Magnetfelds frei steuert.
  • Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 3 ist eine schematische Zeichnung einer Querschnitts-Vorderansicht der Gießsektion einer kontinuierlichen Gießmaschine, die einen Modus zeigt, die vorliegende Erfindung auszuführen. 4 ist eine schematische Zeichnung einer Querschnitts-Seitenansicht der Gießsektion aus 3.
  • Wie aus den 3 und 4 ersichtlich ist, ist ein Tundish 6 oberhalb einer Kokille 1 platziert, welche ein Paar längerer Seiten 2 der Kokille und ein Paar kürzerer Seiten 3 der Kokille umfasst, wobei die kürzeren Seiten zwischen den längeren Seiten 2 der Kokille gehalten werden. Jede der längeren Seiten und jede der kürzeren Seiten liegen einander jeweils gegenüber. Am Boden des Tundishs 6 umfasst eine Gleitdüse 7 eine Fixierungsplatte 22, eine Gleitplatte 23 sowie eine Strömungsdüse 24. Darüber hinaus ist ein Tauchausguss 8 an der Bodenfläche der Gleitdüse 7 angebracht. Somit ist ein Abstichloch 28 für geschmolzenen Stahls, das vom Tundish 6 zur Kokille 1 führt, ausgebildet. Der geschmolzene Stahls 4, der aus einer Pfanne (nicht gezeigt) zum Tundish 6 gegossen wurde, wird in die Kokille 1 als injizierter Strom 10 auf eine kürzere Seite 3 der Kokille durch ein Injektionsloch 9, das in einem unteren Abschnitt des Tauchausgusses 8 platziert ist und der in den geschmolzenen Stahl 4 in der Kokille eingetaucht ist, über das Abstichloch 28 des geschmolzenen Stahls injiziert. Der geschmolzene Stahl 4 wird in der Kokille 1 abgekühlt, um eine erstarrte Strangschale 5 auszubilden, die dann von der Kokille 1 nach unten hin abgezogen wird, um eine Bramme zu gießen.
  • Ein poröser Stein 25 ist am Abstichloch 28 des geschmolzenen Stahls an der Fixierungsplatte 22 eingesetzt. Um eine Anhaftung von Al2O3 auf der Wandoberfläche des Abstichlochs 28 für geschmolzenen Stahl zu verhindern, wird Argongas durch den porösen Stein 25 in das Abstichloch 28 für geschmolzenen Stahl eingefüllt. Das eingefüllt Argongas tritt in die Kokille 1 zusammen mit dem geschmolzenen Stahl 4 über den Tauchausguss 8 hinein, verläuft durch den geschmolzenen Stahl 4 in der Kokille 1 und steigt zu einem Meniskus 13 auf, penetriert dann ein auf dem Meniskus 13 aufgegebenes Gießpulver 14, um sich in der Atmosphäre aufzulösen.
  • An der rückwärtigen Fläche der längeren Seite 2 der Kokille sind ein Magnetfeld-Generator 11 sowie ein Magnetfeld-Generator 12 in Breitenrichtung der längeren Seite der Kokille platziert, welche sich in eine rechte Hälfte und eine linke Hälfte in der Breite der längeren Seite 2 der Kokille, die durch den Tauchausguss 8 zentriert wird, trennen. Jeder der Magnetfeld-Generatoren 11 und 12 ist an jeder der längeren Seiten der Kokille, die einander jeweils gegenüberliegen, platziert, wodurch das Zentrum der Magnetfeld-Generatoren 11, 12 in Gießrichtung in einem Bereich von dem unteren Ende des Injektionslochs 9 zum unteren Ende der Kokille 1 liegt. Die Magnetfeld-Generatoren 11, 12 sind mit einer Magnetfeld-Energiequellen-Steuerung 19 verbunden. Die Magnetfeld-Energiequellen-Steuerung 19 steuert die Intensität des aufgebrachten Magnetfelds separat zueinander für die jeweiligen Magnetfeld-Generatoren 11, 12. Die Intensität des Magnetfelds der Magnetfeld-Generatoren 11, 12 kann gemeinsam eine industrielle Intensität sein, was eine maximale Intensität des Magnetfelds in einem Bereich von etwa 0,2 bis 0,4 Tesla bedeutet.
  • Das von den Magnetfeld-Generatoren 11, 12 aufgebrachte Magnetfeld kann ein statisches Magnetfeld sein, das aus einer Gleichstromquelle gespeist wird. Ein sich bewegendes Magnetfeld, das sich in horizontalen Richtung bewegt, wird jedoch mehr bevorzugt, wie dies oben bereits beschrieben wurde.
  • Da ein sich bewegendes magnetisches Feld separat nicht nur die Intensität des Magnetfelds, sondern ebenso die Bewegungsrichtung des Magnetfelds steuern kann, wird die Strömungssteuerung leichter. In einem sich bewegenden Magnetfeld wird der injizierte Strom 10 durch die Veränderung der Bewegungsrichtung des sich bewegenden Magnetfelds von der Seite der kürzeren Seite der Form auf den Tauchausguss 8 hin verlangsamt. Umgekehrt wird der indizierte Strom 10 durch die Veränderung der Bewegungsrichtung des sich bewegenden Magnetfelds von dem Tauchausguss 8 hin zur Seite der kürzeren Seite 3 der Kokille beschleunigt. Für den Fall eines sich bewegenden Magnetfelds liegt jedes Paar von Magnetfeld-Generatoren 11, 12 nicht notwendigerweise einander über die längere Seite 2 der Kokille gegenüber und der injizierte Strom 10 kann nur durch Anbringen der Magnetfeld-Generatoren 11, 12 an der rückwärtigen Seite der längeren Seite 2 der Kokille an dessen einer Seite gesteuert werden. Jedoch führt die Anbringung der Magnetfeld-Generatoren 11, 12 an der rückwärtigen Fläche der Kokille nur an deren einer Seite zu einer Erhöhung der Intensität des Magnetfelds, so dass es notwendig ist, die sich bewegenden Magnetfeld-Generatoren, die eine starke Magnetfeld-Intensität aufweisen, zu befestigen.
  • An der Kupferplatte an der längeren Seite 2 der Kokille ist eine Vielzahl von Löchern in die Breitenrichtung an der längeren Seite 2 der Kokille als Messpunkte 15 eingebohrt, die die Temperatur der Kupferplatte an der längeren Seite 2 der Kokille messen. Ein Thermoelement 16 wird in jede der Messpunkte 15 als Temperaturmesselement eingesetzt, das den Boden des Lochs an der Kupferplatte berührt. Mit diesem Aufbau werden die Temperaturen der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille unter Verwendung eines Thermometerkörpers 17, der mit jedem der Thermoelemente 16 verbunden ist, bestimmt. Vorzugsweise sind die Temperaturmesspunkte 15 entlang einer horizontalen Linie in einer Distanz von 200 mm oder weniger zwischen den Messpunkten und 300 mm oder weniger Distanz zwischen jedem Punkt und dem Meniskus angeordnet. Wenn die Distanz zwischen den Messpunkten 15 200 mm übersteigt, wird die Anzahl von Messpunkten zu niedrig, um eine präzise Detektion des Strömungsmusters zu erlauben. Wenn die Distanz zwischen jedem Punkt und dem Meniskus 300 mm übersteigt, wird die Temperatur der Kupferplatte an der längeren Seite 2 der Kokille durch den injizierten Strom 10 beeinflusst, der in horizontaler Richtung strömt, was ebenso zu einer ungenauen Detektion des Strömungsmusters führt.
  • Die Temperatur der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille, die vom Thermometerkörper 17 gemessen wird, wird zu einem Datenanalysierer 18 gesendet, wo die Rate des Anstiegs und des Absinkens der Temperatur der Kupferplatte bei jedem Temperaturmesspunkt 15 analysiert wird. Zu diesem Zeitpunkt wird die Verteilung der Temperaturmesspunkte 15, die verschiedene Variationen der Temperatur der Kupferplatte in beiden Richtungen an der längeren Seite 2 der Kokille aufweisen, analysiert. Auf Basis dieser analysierten Daten detektiert der Datenanalysierer 18 das Strömungsmuster des geschmolzenen Stahls in der Kokille 1 und überträgt die detektierten Strömungsmustersignale zu einer Magnetfeld-Energiequellen-Steuerung 19. Basierend auf diesen so übermittelten Strömungsmustersignalen steuert die Magnetfeld-Energiequellen-Steuerung 19 die Intensität des von den Magnetfeld-Generatoren 11, 12 aufgebrachten Magnetfelds und steuert das Strömungsmuster derart, dass es das Muster B wird. Die Einstellung der Intensität des Magnetfelds wird durch Erhöhen/Absenken des Strom ausgeführt, der zu den Magnetfeld-Generatoren 11, 12 zugeführt wird. Für den Fall eines sich bewegenden Magnetfelds (unter Verwendung einer Wechselstrom-Energiequelle) wird die einzustellende Intensität des Magnetfelds ebenso durch Veränderung der Stromfrequenz erreichbar. Beim Steuern des Strömungsmusters erreicht für den Fall des Musters A ein Anstieg der Intensität des Magnetfelds zur Verringerung des injizierten Stroms 10 das Muster B und für den Fall des Musters C erreicht eine Schwächung der Intensität des Magnetfelds in der Verlangsamungsrichtung oder einer Erhöhung der Intensität des Magnetfelds in einer Beschleunigungsrichtung zur Erhöhung des injizierten Stroms 10 das Muster B.
  • Direkt unterhalb der Kokille 1 sind Verschiebungsmesser 20, 20a, 20b, 20c und 20d platziert, um die Oberflächenform der erstarrten Strangschale 4 zu messen, wobei jeder der Verschiebungsmesser mit einer Berechnungseinheit 21 verbunden ist. Jeder der Verschiebungsmesser ist in der Rahmenbreitenrichtung mittels einer Bewegungseinheit (nicht gezeigt) beweglich, um die Messung der Oberflächenform der erstarrten Strangschale 5 über die gesamte Breite der Bramme zu ermöglichen. Ein Bereichfinder wie ein Strudelbereichfinder wid dazu verwendet, die Distanz zwischen der erstarrten Strangschale 5 und jeden der Verschiebungsmesser 20, 20a, 20b, 20c und 20d abzuleiten. Die Berechnungseinheit 21 analysiert und bearbeitet die so abgeleiteten Distanzen, um die Oberflächenform wie eine Ungleichmäßigkeit in Breitenrichtung der erstarrten Strangschale 5 zu bestimmen. Dann schätzt die Berechnungseinheit 21 den Wärmeübergangswiderstand zwischen der Kupferplatte an der längeren Seite 2 der Kokille und der erstarrten Strangschale 5 in Brammen-Breitenrichtung auf Basis der bestimmten Oberflächenform ab und übermittelt den so abgeschätzten Wärmeübergangswiderstand zum Datenanalysierer 18.
  • Unter Verwendung der übermittelten Wärmeübergangswiderstandsdaten korrigiert der Datenanalysierer 18 die Temperatur der Kupferplatte an der längeren Seite 2 der Kokille. Basierend auf den korrigierten Temperaturen der Kupferplatte kann der Datenanalysierer 18 das Strömungsmuster des geschmolzenen Stahls in der Kokille 1 detektieren. Wie bereits vorab beschrieben, kann der Aufbau des Datenanalysierers 18 das Strömungsmuster des geschmolzenen Stahls 4 von den Temperaturen der Kupferplatte, die ohne Verwendung der Wärmeübergangsdaten gemessen wurde, detektieren. Unabhängig hiervon stellt die Detektion von den korrigierten Temperaturen der Kupferplatte noch genauere Werte bereit. Insbesondere dann, wenn Kohlenstoffstahl einen unterperitektischen Bereich von 0,1 bis 0,15 Gew-% Kohlenstoff aufweist, wird die Dicke der erstarrten Strangschale 5 leicht in Breitenrichtung der Bramme ungleichmäßig und erzeugt somit Ungleichmäßigkeiten auf der Oberfläche der erstarrten Strangschale 5. Infolgedessen ermöglicht die Verwendung von korrigierten Temperaturen der Kupferplatte die Detektion eines genauen Strömungsmusters.
  • In Bezug auf das Verfahren zur Korrektur der Temperaturen der Kupferplatte zeigt die konkave Form der erstarrten Strangschale 5 beispielsweise einen unzureichenden Kontakt mit der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille, verschlechtert den Wärmeübergangswiderstand und senkt die Temperaturen der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille um das Maß des reduzierten Wärmeübergangswiderstands ab. Zu diesem Zwecke werden, wenn der Wärmeübergangswiderstand an der konkaven Form der erstarrten Strangschale 5 korrigiert wird, um ihn mit dem am konvexen Teil der erstarrten Strangschale 5 auszugleichen, die Temperaturen der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille an der konkaven Form auf höhere Temperaturseiten hin korrigiert werden. Vor dem Beginn des Gießens werden die Gießbedingungen wie etwa der Injektionswinkel und der Injektionquerschnittsbereich des Injektionslochs 9 des Tauchausgusses 8, die Eintauchtiefe des Tauchausgusses 8, die Gießrate des geschmolzenen Stahls 4 pro Zeiteinheit in die Kokille 1 hinein, die Intensität des aufgebrachten Magnetfelds und die Injektionsrate des Argongases adäquat ausgewählt, so dass ein Strömungsmuster des geschmolzenen Stahls in der Kokille 1, das mit dem B-Muster vergleichbar ist, ausgebildet wird.
  • Gemäß dem Modus zum Ausführen der vorliegenden Erfindung werden eine refraktorische Stange 26, die in den Meniskus 13 um etwa 100 mm Tiefe eingetaucht wird, sowie ein Druckaufnahmesensor 27, der die auf die refraktorischen Stangen 26 aufgebrachte Kraft detektiert, bereitgestellt. Die Oberflächenströmungsgeschwindigkeit wird basierend auf der Kraft gemessen, die von der refraktorischen Stange 26 durch den Oberflächenstrom des geschmolzenen Stahls 4 an unterschiedlichen Positionen am Meniskus 13 induziert wird, und das Strömungsmuster wird überprüft, um ein festgelegtes Muster zu erreichen. Da jedes der drei Strömungsmuster unterschiedliche Oberflächen-Strömungsgeschwindigkeitsverteilungen ergibt, kann das Strömungsmuster identifiziert werden. Sowohl die refraktorischen Stangen 26 als auch die Druckaufnahmesensoren 27 sind zur Überprüfung angeordnet und sie werden nicht notwendigerweise für das Ausführen der vorliegenden Erfindung verwendet.
  • Gemäß der oben angegebenen Beschreibung werden die Magnetfeld-Generatoren 11, 12 unterteilt und des Tauchausgusses 8 wird in Breitenrichtung an der längeren Seite 2 der Kokille zentriert. Die vorliegende Erfindung kann jedoch unter Verwendung nur eines Magnetfeld-Generators ausgeführt werden, der den gesamten Bereich in Breitenrichtung der längeren Seite 2 der Kokille abdeckt. In diesem Fall ist es dann, wenn ein bewegtes Magnetfeld aufgebracht wird, notwendig, dass das sich bewegende magnetische Feld mit der Magnetfeld-Energiequellen-Steuerung 19 verbunden ist, so dass die rechte Hälfte und die linke Hälfte der magnetischen Felder in der Kokillenbreite sich in entgegengesetzten Richtungen zueinander bewegen. Verglichen mit den unterteilten Magnetfeld-Generatoren 11, 12 ist ein einzelner Magnetfeld-Generator bei der Strömungssteuerung einigermaßen schwierig zu handhaben. Die oben angegebene Beschreibung erläutert die Verwendung von fünf Verschiebungsmessern, wobei die Anzahl der Verschiebungsmesser auf Basis der Brammenbreite, der Bewegungsgeschwindigkeit der Verschiebungsmesser und anderer Variablen bestimmt werden kann.
  • [Beispiel 1]
  • Beispiel 1 wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die in den 3 und 4 gezeigte kontinuierliche Gießmaschine beschrieben. Die Bramme weist eine Dicke von 250 mm und eine Breite von 1600 mm auf. Ein Aluminium-beruhigter Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt wurde bei einer Abzugsgeschwindigkeit von 2,5 m/min gegossen. Das aufgebrachte Magnetfeld war ein sich bewegendes Magnetfeld. Das Zentrum des Magnetfeld-Generators in Gießrichtung wurde bei 150 mm vom unteren Ende des Injektionslochs eingestellt. Die Argongas-Injektionsrate in das Abstichloch für den geschmolzenen Stahl betrug 9 Nl/min.. Löcher wurden an der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille 130 mm entfernt von der Oberseite der Kupferplatte (50 mm vom Meniskus) in 50 mm-Intervallen eingebohrt. Ein Thermoelement wurde in jedes der Löcher eingesetzt, um die Temperatur der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille zu messen.
  • 5 zeigt Beispiele der gemessenen Temperaturen der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille an zwei Messpunkten A und B. Wie aus der Figur ersichtlich, war die Temperatur am Punkt B zum Zeitpunkt (T1 – ΔT) höher als die Temperatur am Punkt A. Kurz vor der Zeit T1 begann die Temperatur am Punkt A jedoch anzusteigen und die Temperatur am Punkt B begann abzusinken. Anschließend wurden um die Zeit T1 herum das Niveau der Temperatur am Punkt A und die Temperatur am Punkt B umgedreht. Danach wurde zum Zeitpunkt (T1 + ΔT) die Temperatur sowohl am Punkt A als auch am Punkt B im umgekehrten Zustand stabilisiert.
  • 6 zeigt die zeitlichen Sequenztemperaturen an jedem Messpunkt über die gesamte Breite an der längeren Seite der Kokille vor und nach der Zeit T1. In der Figur kennzeichnet das Symbol
    Figure 00370001
    den Messpunkt 15, an dem keine Temperaturveränderung um die zeit T1 herum eintrat, das Symbol O kennzeichnet den Messpunkt 15, wo die Temperatur anstieg, und das Symbol X kennzeichnet den Messpunkt 15, wo die Temperatur absank. Wie in der Figur gezeigt, sind die Messpunkte, an denen die Temperatur anstieg, an der Seite der kürzeren Seite 3 der Kokille verteilt, und die Messpunkte, an denen die Temperatur absank, sind an einem Mittelabschnitt zwischen des Tauchausgusses 8 und der Seite der kürzeren Seite 3 der Kokille verteilt. Somit zeigen die Messpunkte des Temperaturanstiegs und die Messpunkte des Temperaturabsinkens eine charakteristische Verteilung. 6 gibt ebenso zwei Messpunkte A und B an, die in 5 angegeben sind.
  • 7 zeigt das Ergebnis des detektieren Strömungsmusters geschmolzenen Stahls in der Kokille, welche aus der oben angegebenen Temperaturanalyse abgeleitet wurden. Wie aus der Figur ersichtlich, wurde zum Zeitpunkt (T1 – ΔT) das Muster B abgeschätzt und zum Zeitpunkt (T1 + ΔT) wurde das Muster A abgeschätzt.
  • 8 zeigt eine Verteilung der Oberflächenströmungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls in der Kokille, welche durch die refraktorischen Stangen zum Zeitpunkt mit der oben beschriebenen Überwachung gemessen wurden. Zum Zeitpunkt (T1 – ΔT) wurde die Zentrierung der Zwischenposition zwischen des Tauchausgusses und der kürzeren Seite der Kokille, eine Strömung, die das Zentrum der Kokille ausrichtet, an der Seite des Tauchausgusses erhalten und umgekehrt wurde eine Strömung, die auf die kürzere Seite der Kokille gerichtet ist, abgeschätzt, oder insgesamt wurde das Muster B an der Seite der kürzeren Seite der Kokille abgeschätzt. Zum Zeitpunkt (T1 + ΔT) änderte sich jedoch die Oberflächenströmung von der Strömung, die von der kürzeren Seite der Kokille auf das Zentrum der Kokille gerichtet ist, oder das Muster A wurde erhalten. Auf diese Weise wurde ebenso aus der Verteilung der Oberflächenströmung des geschmolzenen Stahls das Muster B zum Zeitpunkt (T1 – ΔT) und das Muster A zum Zeitpunkt (T1 + ΔT) identifiziert, was bewiesen hat, dass das von der Messung der Temperaturen der Kupferplatte detektierte Muster genau ist.
  • In diesem Zusammenhang wurde der zum Magnetfeld-Generatoren zugeführte Strom erhöht, um die Intensität des sich bewegenden Magnetfelds an der rechten und linken Eintauchdüse zu erhöhen, um den Injektionsstrom zu verringern. 9 zeigt das Ergebnis der gemessenen Veränderung der Temperaturen an zwei Messpunkten A und B, während das Gießen fortgeführt wurde. Direkt nach der Veränderung des zugeführten Stroms sank die Temperatur am Punkt A ab und die Temperatur am Punkt B stieg an, dann wurden die Temperaturen im gleichen Zustand stabilisiert wie zum Zeitpunkt (T1 – ΔT). Es wurde bestätigt, dass die Verteilung des Oberflächenstroms am Meniskus die gleiche wie zum Zeitpunkt (T1 – ΔT) unter Verwendung der refraktorischen Stangen war.
  • Eine in diesem Beispiel erhaltene Bramme wurde zu einer dünnen Stahlplatte gewalzt. Die Stahlplatte zeigte eine geringe Erzeugungsrate von Defekten, die aus Einschlüssen von Gießpulver herrühren, und ergaben ein hohes Produktionsergebnis. Die in den 6 und 7 verwendeten Symbole korrespondieren mit den jeweiligen Symbolen aus den 3 und 4.
  • [Beispiel 2]
  • Beispiel 2 wird unter Bezugnahme auf die in den 3 und 4 gezeigte kontinuierliche Gießmaschine beschrieben. Die Bramme hatte eine Dicke von 250 mm und eine Breite von 1600 mm. Ein Kohlenstoffstahl, der 0,12 Gew-% Kohlenstoff enthielt, wurde bei einer Abzugsgeschwindigkeit von 1,8 m/min gegossen. Das aufgebrachte magnetische Feld war ein sich bewegendes magnetisches Feld. Das Zentrum des Magnetfeld-Generators in Gießrichtung wurde bei 150 mm von dem unteren Ende des Injektionslochs eingestellt. Die Argongas-Injektionsrate in das Abstiegsloch des geschmolzenen Stahls betrug 9 Nl/min. Löcher wurden an der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille bei 130 mm gemessen von der Oberseite der Kupferplatte (50 mm vom Meniskus) in Intervallen von 50 mm gebohrt. Ein Thermoelement wurde in jedes der Löcher eingesetzt, um die Temperatur der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille zu messen. Das Beispiel maß die Oberflächenform der erstarrten Strangschale unter Verwendung von fünf Verschiebungsmessern, die direkt unterhalb der Kokille platziert waren, um die Temperaturen der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille zu korrigieren.
  • 10 zeigt die Messdaten der Temperaturen der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille bei speziellen Zeiten. Die unterbrochene Linie kennzeichnet die Temperaturen der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille vor der Korrektur und die durchgezogene Linie kennzeichnet die Temperaturen der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille nach der Korrektur. Der Wärmeübergangswiderstand wurde nach Einbringen des Spalts an der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille und der erstarrten Strangschale bei einem Standardwert abgeschätzt, dann wurden die Temperaturen der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille korrigiert. Die Temperaturen vor der Korrektur zeigen starke Auf- und Ab-Bewegungen, so dass eine genaue Erkennung der seitlichen Sequenzveränderungen der Temperaturen der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille schwierig war. Die Korrektur erlaubte jedoch eine genaue Abschätzung der Zeitzone, die eine hohe Temperatur der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille ergab.
  • 11 zeigt die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls, gemessen von den in den Meniskus eingetauchten refraktorischen Stangen nahe den in 10 gezeigten Messpunkten zum gleichen Zeitpunkt. Die eine hohe Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls ergebende Zeitzone trat zum gleichen Zeitpunkt wie die Zeit auf, die eine Zeitzone erzeugte, welche hohe Temperaturen der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille aus 10 ergab. Auf diese Weise erlaubte die Korrektur der Temperaturen der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille eine präzisere Detektion des Strömungsmusters.
  • Ausführungsform 2
  • (Verfahren zur Abschätzung des Strömungsmusters geschmolzenen Stahls und Vorrichtung hierfür)
  • Die Erfinder der vorliegenden Erfindung überprüften die Position zur Befestigung der Temperaturmesselemente, die in der Kokillen-Kupferplatte eingesetzt waren, um die Strömung geschmolzenen Stahls auch dann genau zu detektieren, wenn ein komplexer Strom geschmolzenen Stahls in der Nachbarschaft des Meniskus vorliegt.
  • Zuerst wurden die Intervall der Temperaturmesselemente in Breitenrichtung der Kokille untersucht. Wie bei den komplexen Strömungen des geschmolzenen Stahls nahe des Meniskus ist das Profil der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls in der Nähe des Meniskus in der Breitenrichtung der Kokille eine besonders wichtige Variable im Hinblick auf die Qualitätskontrolle. Zu diesem Zweck wird eine kontinuierliche Gießmaschine, wie sie in den später beschriebenen Ausführungsformen angewendet wurde, verwendet. Ein Ende der refraktorischen Stange wurde in den Meniskus eingetaucht. Ein Strömungsmesser für den geschmolzenen Stahls wurde dazu verwendet, die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls durch Messen der Kraft des auf eine Lastzelle aufgebrachten Stroms geschmolzenen Stahls zu messen. Somit wurde das Profil des Stroms geschmolzenen Stahls entlang der Breitenrichtung der Kokille in der Nähe des Meniskus bestimmt. Die Messung des Profils des Stroms geschmolzenen Stahls wurde an drei Niveaus der Kombination von Strangabzugsgeschwindigkeit und Strangbreite ausgeführt. Tabelle 1 listet die Gießbedingungen für jedes der drei Niveaus auf. Die 12 bis 14 zeigen die Ergebnisse des so bestimmten Profils der Strömungsgeschwindigkeit für geschmolzenen Stahl in der Nähe des Meniskus für jedes der drei Niveaus. In diesen Figuren kennzeichnet die "positive" Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls am Meniskus an der vertikalen Achse die Strömung von der kürzeren Seite der Kokille zum Tauchausguss hin, und die "negative" Strömung kennzeichnet die umgedrehte Strömung. Im Anschluss wird die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls am Meniskus in positiven/negativen Ausdrücken angegeben.
  • Tabelle 1
    Figure 00410001
  • Wie aus den 12 bis 14 ersichtlich, beträgt die Wellenlänge des Profils oder der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls in der Nähe des Meniskus in der Breitenrichtung der Kokille oder die Wellenlänge des hohen oder niedrigen Niveaus der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls 1750 mm für das Niveau 1, 800 mm für das Niveau 2 und etwa 800 bis 1800 mm für das Niveau 3.
  • Um das Profil der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls durch die in der Kupferplatte der Kokille eingelassenen Temperaturmesselemente genau zu erfassen, sind zumindest fünf Temperaturmesspunkte erforderlich, die eine einzelne Wellenlänge abdecken, wie dies in 15 gezeigt ist. 15 zeigt den Vergleich zwischen der Wellenlänge der Strömungsgeschwindigkeit geschmolzenen Stahls in der Nähe des Meniskus und der Temperatur der Kupferplatte der Kokille bei hohem Niveau und niedrigem Niveau. Die Erfahrung der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat ergeben, dass die Temperatur der Kupferplatte der Kokille mit dem Anstieg der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls ansteigt.
  • Dementsprechend können dann, wenn die Wellenlänge bei hohen Niveau und niedrigem Niveau der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls in einem Bereich von 800 bis 1800 mm liegt, die Temperaturmesselemente bei Intervallen von 200 bis 450 mm angeordnet werden. Wie dies in den 12 bis 14 gezeigt ist, sind jedoch, da das Profil der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls in der Nähe des Meniskus mit den Gießbedingungen auch bei gleicher kontinuierlicher Gießmaschine variiert, die Intervalle der Temperaturelemente notwendig, um nicht mehr als 200 mm auszuwählen, um die oben beschriebene kürzeste Wellenlänge der Strömungsgeschwindigkeit geschmolzenen Stahls bei hohem Niveau und niedrigem Niveau zu erfassen.
  • Zusätzlich wurden die Positionen der Temperaturmesselemente in Strangabzugsrichtung untersucht. Da die vorliegende Erfindung zum Ziel hat, den Strom geschmolzenen Stahls in der Nähe des Meniskus abzuschätzen, ist die Platzierung der Temperaturmesselemente so nahe wie möglich am Meniskus erforderlich. Aufgrund der fein ausgeglichenen Fluktuation zwischen der Strömungsrate des in die Kokille eingegossenen geschmolzenen Stahls und der Strangabzugsgeschwindigkeit variiert jedoch die Position des Meniskus in Strangabzugsrichtung. Die Magnitude der Variation liegt generell bei etwa ±10 mm am Maximum. Die Position des Temperaturmesselements muss unterhalb des Bereichs der Variation der Meniskusposition liegen. Der Grund hierfür ist der, dass dann, wenn der Meniskus unterhalb der Position des Temperaturmesselements in Strangabzugsrichtung ansteigt, die Temperatur der Kupferplatte der Form sich signifikant reduziert und somit einen signifikanten Fehler bei der Abschätzung des Stroms geschmolzenen Stahls in der Nähe des Meniskus induziert. Infolgedessen wurde die obere Grenze der Position der Temperaturmesselemente auf 10 mm entfernt vom Meniskus in Brammenabzugsrichtung festgelegt.
  • Im Folgenden wurde die untere Grenze der Temperaturmesselemente in Strangabzugsrichtung untersucht. Die untere Grenze wird durch die Tiefe eines gleichmäßigen Stroms des geschmolzenen Stahls in der Nähe des Meniskus unterhalb des Meniskus festgelegt. Um dieses Phänomen zu untersuchen, wurde eine Wassermodellvorrichtung mit einer 1500 mm breiten Kokille verwendet. Die Strömungsgeschwindigkeitsverteilung wurde an Positionen 225 mm und 375 mm entfernt von der kürzeren Seite der Kokille von 195 mm unterhalb des Meniskus bestimmt. 16 zeigt die Ergebnisse. 16(A) zeigt die Messergebnisse bei einer 225 mm-Distanz von der kürzeren Seite der Kokille, 16(B) zeigt die Messergebnisse bei einer 375 mm-Distanz von der kürzeren Seite der Kokille. Das Symbol (O) kennzeichnet die durchschnittliche Strömungsgeschwindigkeit und die Länge der Linie zeigt den Bereich der Strömungsgeschwindigkeit an. Wie in 16 gezeigt, sinkt an den gemessenen zwei Positionen die Strömungsgeschwindigkeit leicht unterhalb von 135 mm unterhalb des Meniskus ab und sinkt schnell auf unterhalb von 135 mm Tiefe ab. Infolgedessen wurde die untere Grenze der Positionen und der Temperaturmesselemente in Strangabzugsrichtung bei einer Distanz von 135 mm in Bezug auf den Meniskus festgelegt.
  • Drittens wurde die Distanz zwischen der Oberfläche des geschmolzenen Stahls an der Kupferplatte der Kokille und der Spitze des Temperaturmesselements untersucht. Eine exzessiv große Distanz erhöht die Verzögerung der Reaktionszeit des Temperaturmesselements, welches nicht in der Lage ist, den zeitlichen Sequenzvariationen des Stroms geschmolzenen Stahls in der Nähe des Meniskus genau zu folgen. Zu diesem Zweck wurde die Zeitfrequenz der Variationen der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls in der Nähe des Meniskus unter Verwendung des oben beschriebenen Strömungsgeschwindigkeitsmessers für geschmolzenen Stahl des Eintauchstangentyps verwendet. Um die Periodizität der Zeitsequenzveränderung der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls zu bestimmen, wurde der Selbstkorrelations-Koeffizient der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls gemessen. 17 zeigt die Ergebnisse dieser Berechnung. In diesem Beispiel weist, wie dies in 17 gezeigt ist, die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls in der Nähe des Meniskus eine Periodizität von 9,3 Sekunden auf. Das Symbol (X) zeigt die Grenze jedes Zyklus an. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung untersuchten eine ähnliche Studie der Periodizität unter anderen Gießbedingungen und haben herausgefunden, dass in einigen Fällen sich eine Frequenz von 9 bis 30 Sekunden ergibt. Basierend auf den Ergebnissen dieser Untersuchungen wurde die nachfolgend beschriebene Untersuchung der Tiefe des Einsatzes des Temperaturmesselements ausgeführt, um die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls bei gegebener Art der Periodizität in der Nachbarschaft des Meniskus abzuschätzen.
  • Das Modell, bei dem die Variationen der Temperatur der Kupferplatte der Kokille an der Seite des geschmolzenen Stahls zur Ausgabe des in der Kupferplatte der Kokille eingesetzten Temperaturmesselements wurde, wird mittels eines elektrischen Äquivalenzkreislaufs ausgedrückt, der in 18 gezeigt ist und einen Verteilungskoeffizienten aufweist. Zur Vereinfachung wird diese Art von Verteilungskoeffizientenschaltkreis durch einen konzentrierten Koeffizientenschaltkreis ersetzt, wie er in 19 gezeigt ist. Der ersetzte Schaltkreis ist ein Tiefpassfilter unter Verwendung eines RC-Integrationsschaltkreises. Die abgeschnittene Frequenz des Schaltkreises wird durch Gleichung (1) ausgedrückt. f0 = 1/(2π × R × C) (1) wobei f0 die abgeschnittene Frequenz, R die Gleichstrom-Widerstandskomponente und C die kapazitive Komponente ist.
  • Wie oben bereits beschrieben, muss die vorliegende Erfindung die Variationen der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls in der Nähe des Meniskus in einem Zyklus von 9 Sekunden identifizieren oder die Variationen der Oberflächentemperatur der Kupferplatte der Kokille an der Seite zum geschmolzenen Stahl hin. Wenn der Zyklus als Abschneidpunkt definiert ist und wenn die Variationen der Temperatur der Kupferplatte der Kokille länger als der Abschnittspunktzyklus durch die Temperaturmesselemente gemessen werden, wird das Produkt von R × C zu diesem Zeitpunkt durch Gleichung (2) ausgedrückt. 2π × R × C = 9 (2)
  • Gleichung (2) ergibt R × C = 1,4 Sekunden. Danach wurde die Distanz zwischen der Oberfläche der Kupferplatte der Kokille an der Seite zum geschmolzenen Stahl hin und der Spitze des Temperaturmesselements auf R × C = 1,4 bestimmt. 20 drückt die Variationen der Temperatur der Kupferplatte der Kokille unter Verwendung einer unsteten eindimensionalen Wärmeübergangsgleichung an jeder Position in der Kupferplatte der Kokille aus. Die Figur wurde unter den Bedingungen gezeichnet, dass Stufensignale zum Anstieg der Temperatur von 25 bis 300°C auf die Oberfläche der Kupferplatte der Kokille an der Seite zum geschmolzenen Stahl ausgegeben wurde, während die Oberflächen der Temperatur der Kupferplatte der Kokille an der Kühlwasserseite bei 25°C gehalten wurde. Die horizontale Achse aus 20 kennzeichnet die abgelaufene Zeit (t) nach der Eingabe des Stufensignals und die vertikale Achse kennzeichnet das Temperaturverhältnis (Ti/T∞), wobei T∞ die Temperatur der Kupferplatte der Kokille bei einer Zeit ist, die bei einem stabilen Zustand erreicht wurde, und Ti kennzeichnet die Temperatur der Kupferplatte der Kokille zu diesem Zeitpunkt. 20 zeigt das Verhältnis (Ti/t∞) bei einer Vielzahl von Positionen, von denen jede in der Distanz (x) von der Oberfläche der Seite zum geschmolzenen Stahl hin auf die Kühlwasserseite hin sich verändert. Jede Zahl in der Figur kennzeichnet die Distanz (x) in Millimetereinheit. Die Kurven aus 20 können durch Gleichung (3) angenähert werden. Ti = {1 – exp[–t/(R × C)]} × T∞ (3)
  • Bei t = r × C wird das Verhältnis Ti/T∞ gleich 0,63. Infolgedessen ist dann, wenn das Temperaturmesselement bei einer Distanz (x) positioniert ist, um ein Verhältnis Ti/T∞ ≥ 0,63 bei t = r × C = 1,4 sec zu ergeben, das Produkt (R × C) des Temperaturmesselements nicht mehr als 1,4 Sekunden, und somit können die oben beschriebenen Variationen der Temperatur der Kupferplatte der Kokille mit einem 9 sec oder länger dauernden Variationszyklus oder die Variationen der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls in der Nähe des Meniskus bestimmt werden. Die Distanz (x), die die Bedingung erfüllt, beträgt 16 mm oder weniger, wie aus 20 bestimmt wurde. Daher hat die vorliegende Erfindung die Distanz zwischen der Oberfläche der Kupferplatte der Kokille bei der Seite zum geschmolzenen Stahl hin zur Spitze des Temperaturelements bei 16 mm oder weniger festgelegt.
  • Das Verfahren zur Abschätzung des Stroms geschmolzenen Stahls in der Kokille unter Verwendung der oben beschriebenen Temperaturmessvorrichtung wird im Folgenden beschrieben. Zuerst wird in Bezug auf das Verfahren zum Abschätzen des Stroms geschmolzenen Stahls in der Kokille basierend auf der Temperatur der Kupferplatte der Kokille das Prinzip nachfolgend beschrieben.
  • 21 ist ein schematisches Diagramm der Temperatur, die die Verteilung vom geschmolzenen Stahl zum Kühlwasser für die Kupferplatte der Kokille während des Wärmeleitprozesses vom geschmolzenen Stahl in der Kokille, der Kupferplatte der Kokille zum Kühlwasser für die Kupferplatte der Kokille abdeckt. Wie aus 21 ersichtlich ist, existiert zwischen dem geschmolzenen Stahl 101 und dem Kühlwasser 105 für die Kupferplatte der Kokille die erstarrte Strangschale 102, die Gießpulverschicht 103 und die Kupferplatte 104 der Kokille. Die Temperaturen innerhalb der Kupferplatte 104 der Kokille werden durch die Temperaturmesselemente 106 gemessen, die in der Kupferplatte 104 der Kokille eingesetzt sind. Das Strom T0 kennzeichnet die Temperatur des geschmolzenen Stahls 101, TL kennzeichnet die Temperatur zwischen der erstarrten Strangschale 102 und dem geschmolzenen Stahl 103, TS kennzeichnet die Grenztemperatur zwischen der erstarrten Strangschale 102 und der Gießpulverschicht 102, TP kennzeichnet die Temperatur der Gießpulverschicht 103 an der Seite der Kupferplatte 104 der Kokille, TmH kennzeichnet die Oberflächentemperatur der Kupferplatte 104 der Kokille an der Seite der Gießpulverschicht 103, TmL kennzeichnet die Oberflächentemperatur der Kupferplatte 104 der Kokille an der Seite zum Kühlwasser 105 hin und TW kennzeichnet die Temperatur des Kühlwassers 105.
  • In diesem Fall wird der Gesamt-Wäschewiderstand, der aus der Kombination der Wärmewiderstände der Wärmeleiter im Bereich vom geschmolzenen Stahl 101 bis zum Kühlwasser 105 abgeleitet wird, durch Gleichung (4) ausgedrückt. R = (1/α) + (ds/λs) + dP/λP) + (1/hm) + (dm/λm) + (1/hW) (4)wobei R der Gesamt-Wärmewiderstand, α der Konvektions-Wärmeübergangskoeffizient zwischen dem geschmolzenen Stahl und der erstarrten Strangschale, λS die thermische Leitfähigkeit der erstarrten Strangschale, λP die thermische Leitfähigkeit der Gießpulverschicht, λm die thermische Leitfähigkeit der Kupferplatte der Kokille, hm der Wärmeübergangskoeffizient zwischen der Gießpulverschicht und der Kupferplatte der Kokille, hw der Wärmeübergangskoeffizient der Kupferplatte der Kokille und dem Kühlwasser, dS die Dicke der erstarrten Strangschale, dP die Dicke der Gießpulverschicht und dm die Dicke der Kupferplatte der Kokille sind.
  • Die Dicke der Kupferplatte der Kokille (dm) und die thermische Leitfähigkeit der Kupferplatte der Kokille (λm) werden durch die angewandte Vorrichtung festgelegt. Die thermische Leitfähigkeit (λS) wird durch den angewendeten Stahltyp festgelegt. Die Dicke der Gießpulverschicht (dP) wird durch die Art des Gießpulvers festgelegt, die Amplitude, Frequenz und Wellenform der Vibration der Kokille und die Strangabzuggeschwindigkeit. Die thermische Leitfähigkeit (λP) der Gießpulverschicht ist nahezu konstant und unabhängig von der Art des Gießpulvers bekannt. Der Wärmeübergangskoeffizient (hw) zwischen der Kupferplatte der Kokille und dem Kühlwasser wird dann konstant, wenn die Strömungsrate des Kühlwassers 105 und die Oberflächenrauheit der Kupferplatte 104 der Kokille festgelegt sind. Ebenso wird der Wärmeübergangskoeffizient (hm) zwischen der Gießpulverschicht und der Kupferplatte der Kokille nahezu konstant, wenn die Art des Gießpulvers ausgewählt wurde.
  • Der Konvektions-Wärmeübergangskoeffizient (α) zwischen dem geschmolzenen Stahl und der erstarrten Strangschale variiert jedoch mit der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls entlang der Oberfläche der erstarrten Strangschale 102. Der Konvektions-Wärmeübergangskoeffizient (α) kann durch Gleichung (5) ausgedrückt werden, welche eine Annäherung an eine flache Platte ist. α = NU × λ1/X1 (5)wobei Nu die Nusselt-Nummer, λ1 die thermische Leitfähigkeit und X1 die repräsentative Länge für den Wärmeübergangs sind.
  • Die Nusselt-Nummer (Nu) wird durch Gleichung (6) und Gleichung (7) für individuelle Bereiche der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls ausgedrückt. NU = 0,664 × Pr1/3 × Re4/5 (U < U0) (6) NU = 0,636 × Pr1/3 × Re1/2 (U ≥ U0) (7)wobei Pr die Prandtl-Zahl, Re die Reynolds-Zahl, U die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls und U0 die Übergangsgeschwindigkeit zwischen dem laminaren Strom und dem turbulenten Strom des geschmolzenen Stahls sind.
  • Die Prandtl-Zahl (Pr) und die Reynolds-Zahl (Re) werden durch Gleichung (8) bzw. Gleichung (9) ausgedrückt. Pr = 0,1715 (8) Re = U × X2/ν (9)wobei X2 die repräsentative Länge des geschmolzenen Stahlstroms und ν die dynamische Viskosität des geschmolzenen Stahls sind.
  • Die vom geschmolzenen Stahl 101 zum Kühlwasser 105 übergegangene Wärmedichte wird durch Gleichung (10) ausgedrückt. Q = (T0 – TW)/R (10)wobei Q der vom geschmolzenen Stahl zum Kühlwasser übergegangene Wärmefluss, T0 die Temperatur des geschmolzenen Stahls und TW die Temperatur des Kühlwassers sind.
  • Die Oberflächentemperatur des Kühlwassers 105 der Kupferplatte 104 der Kokille wird durch Gleichung (11) ausgedrückt. TmL = TW + Q/hw (11)wobei TmL die Oberflächentemperatur der Kupferplatte der Kokille an der Seite zum Kühlwasser hin ist.
  • Die Temperatur der Kupferplatte der Kokille, die durch das Temperaturmesselement 106 gemessen wurde, wird durch Gleichung (12) ausgedrückt. T = TmL + Q × (dm – d)/λm (12)wobei t die Temperatur der Kupferplatte der Kokille ist, die vom Temperaturmesselement gemessen wurde, und d ist die Distanz zwischen der Oberfläche der Kupferplatte der Kokille an der Seite zum geschmolzenen Stahl hin zur Spitze des Temperaturmesselements.
  • Durch die Kombination der Gleichung (11) mit Gleichung (12) wird die Temperatur der Kupferplatte der Form (T) durch Gleichung (13) ausgedrückt. T = TW + Q/hw + Q × (dm – d)/λm (13)
  • Die vorliegende Erfindung soll die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls (U) unter Verwendung der oben abgeleiteten Gleichungen bestimmen. Die Prozedur der Bestimmung wird im Folgenden beschrieben. Zuerst wird der Wert der Temperatur der Kupferplatte der Kokille (T), gemessen durch das Temperaturmesselement, in Gleichung (13) eingesetzt, um den Wärmestrom (Q) abzuleiten. Aus Gleichung (13) kann der Wärmefluss (Q) abgeleitet werden, da sämtliche Variablen im rechten Glied außer dem Wärmefluss (Q) bekannt sind. Anschließend wird der so abgeleitete Wert für den Wärmefluss (Q) in Gleichung (10) eingesetzt, um den Gesamt-Wärmewiderstand (R) herzuleiten. Da sämtliche Variablen in dem rechten Glied außer dem gesamten Wärmewiderstand (R) bekannt sind, kann der Gesamt-Wärmewiderstand (R) berechnet werden. Danach wird der Gesamt-Wärmewiderstand (R) in Gleichung (4) eingesetzt, um den Konvektions-Wärmeübergangskoeffizienten (α) herzuleiten. Da sämtliche Variablen in dem rechten Glied außer dem Korrekturwert des Konvektions-Wärmeübergangskoeffizienten (α) bekannt sind, kann der Konvektions-Wärmeübergangskoeffizient (α) berechnet werden. Durch Einsetzen des hergeleiteten Konvektions-Wärmeübergangskoeffizienten (α) in Gleichung (5) zur Bestimmung der Nusselt-Zahl (Nu), anschließend durch Einsetzen der so hergeleiteten Nusselt-Zahl (Nu) in Gleichung (6) kann die Reynolds-Zahl (Re) hergeleitet werden. Abschließend wird die hergeleitete Reynolds-Zahl (Re) in Gleichung (9) eingesetzt, um die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls (U) zu bestimmen.
  • Auf diese Weise kann die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls entlang der Erstarrungsgrenze durch Erfassen der Variationen der Temperatur der Kupferplatte der Kokille abgeschätzt werden, wobei diese Variationen aus Variationen des Konvektions-Wärmeübergangskoeffizienten zwischen dem geschmolzenen Stahls und der erstarrten Strangschale, die von der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls bewirkt werden, induziert werden.
  • Nachfolgend wird eine Beschreibung mit Bezug auf das Verfahren zum Abschätzen des Strömungsmusters geschmolzenen Stahls in der Kokille basierend auf der Temperatur der Kupferplatte der Kokille angegeben. Das Strömungsmuster des geschmolzenen Stahls in der Kokille gibt unterschiedliche Muster abhängig von der Brammenabzugsgeschwindigkeit, der Kokille des Tauchausgusses und anderer Variablen. 22 zeigt typische Beispiele von Strömungsmustern. 22 zeigt ebenso sie gemessenen Ergebnisse der Temperatur der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille in der Richtung der Kokillenbreite. Das Bezugszeichen 109 kennzeichnet die Kupferplatte an der kürzeren Seite der Kokille, das Bezugszeichen 116 kennzeichnet den Meniskus, das Bezugszeichen 120 kennzeichnet den Tauchausguss, das Bezugszeichen 121 kennzeichnet das Injektionsloch und das Bezugszeichen 122 kennzeichnet den injizierten Strom. Der injizierte Strom 122 wird durch den Pfeil ausgedrückt, der die Richtung des Stroms angibt. Wie aus der Figur ersichtlich, ergibt das Ergebnis der Temperaturmessung der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille in der Kokillen-Breitenrichtung eine gute Übereinstimmung mit dem Strömungsmuster des geschmolzenen Stahls. Das bedeutet, dass der aus dem Tauchausguss 120 herauskommende injizierte Strom 122 hauptsächlich zu dem Abschnitt höherer Temperatur der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille strömt, wobei dieser Hauptstrom das Strömungsmuster des geschmolzenen Stahls bestimmt. Zu diesem Zeitpunkt wird das Strömungsmuster durch die Identifikation der Anzahl von Peaks und der Position dieser Peaks an jeweiligen Temperaturen der Kupferplatte der Kokille in Richtung der Kokillenbreite gut abgeschätzt.
  • Beispielsweise existiert für das Muster 0 in 22 keine spezielle Vorgabeströmung und der Strom ist über die gesamte Breite der Kokille sanft und zeigt keine signifikanten Unterschiede in den gemessenen Werten der Temperaturmesselemente. Im Muster 1 jedoch ist der ansteigende Strom in der Nachbarschaft des Tauchausgusses der bestimmende Strom, der durch die ansteigenden Argongasbläschen geleitet wird, wobei dieses Argongas in den Tauchausguss 120 injiziert wurde und somit die gemessenen Temperaturen in der Nachbarschaft des Tauchausgusses anstiegen. Dieses Phänomen kommt davon, dass ein Temperaturpeak nahe der Tauchdüse beobachtet wurde. Im Muster 2 kollidiert der injizierte Strom 122, der von dem Tauchausguss 120 ausgegeben wurde, mit der Kupferplatte 109 an der kürzeren Seite der Kokille, was zu erhöhten gemessenen Temperaturen in der Nachbarschaft der Kupferplatte an der kürzeren Seite der Kokille führt. Zu diesem Zeitpunkt tritt ein Temperaturpeak nahe der Kupferplatte 109 an der kürzeren Seite der Kokille auf und zwei Temperaturpeaks existieren über den gesamten Kokillenbereich. Im Muster 3 sind sowohl der ansteigende Strom in der Nachbarschaft des Tauchausgusses aufgrund der in den Tauchausguss injizierten Argonbläschen als auch der Strom, der von der Trägheitskraft des injizierten Stroms 122 herrührt, die bestimmenden Strömung. Als Ergebnis hiervon steigen an beiden Bereichen nahe des Tauchausgusses und nahe der Kupferplatte an der kürzeren Seite der Kokille die Temperaturen an. Zu diesem Zeitpunkt liegen drei Temperaturpeaks über die gesamte Breite der Kokille vor. Der integrale Abschnitt des Musters mit der Nummer, die in 22 angegeben ist, kennzeichnet die Anzahl von Temperaturpeaks über die gesamten Breitenrichtung und der Dezimalabschnitt kennzeichnet, dass die Position des Temperaturpeaks an der kürzeren Seite der Kokille von der Kupferplatte 109 an der kürzeren Seite der Kokille im Abstand zum Tauchausguss 120 vorliegt.
  • Im Folgenden wird die Beschreibung des Verfahrens zum Abschätzen des Vorliegens/der Abwesenheit eines abgelenkten Stroms geschmolzenen Stahls in der Kokille basierend auf der Kokillen-Kupferplattentemperatur angegeben. Normalerweise ergibt der von dem Tauchausguss in die Kokille ausgegossene geschmolzene Stahl einen symmetrischen Strom, der der Tauchausguss in Kokillenbreite zentriert, so dass die Temperaturen der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille ebenso symmetrisch gegenüber dem Tauchausguss werden. Als Ergebnis hiervon wird dann, wenn die Positionen der maximalen Temperatur der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille in Breitenrichtung nicht symmetrisch zum Tauchausguss liegen, die Erzeugung eines abgelenkten Stroms unterstellt. Auch dann, wenn die Positionen maximaler Temperatur der Kupferplatte symmetrisch zum Tauchausguss stehen, wird dann, wenn die Maximalwerte sich voneinander unterscheiden, die injizierte Strömungsrate sich an jeder Seite unterscheiden und somit die Erzeugung eines abgelenkten Stroms festgestellt.
  • Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 23 ist eine schematische Zeichnung einer Querschnitts-Vorderansicht der Gießsektion einer kontinuierlichen Gießmaschine, die einen Modus zeigt, die vorliegende Erfindung auszuführen. 24 ist eine schematische Zeichnung einer Querschnitts-Seitenansicht der Gießsektion aus 23.
  • Wie aus den 23 und 24 ersichtlich, ist ein Tundish 118 oberhalb einer Kokille 107 platziert, welche ein Paar von Kupferplatten 108 an der längeren Seite der Kokille und ein Paar von Kupferplatten 109 an der kürzeren Seite der Kokille umfasst, wobei das Paar von Kupferplatten 109 an der kürzeren Seite der Kokille zwischen das Paar von Kupferplatten 108 an der längeren Seite der Kokille eingesetzt ist und jede der längeren Seiten und jede der kürzeren Seiten einander jeweils gegenüberliegen. An sowohl dem oberen Abschnitt als auch dem unteren Abschnitt der rückwärtigen Fläche der Kupferplatte 108 an der längeren Seite der Kokille ist eine Wasserbox 110 installiert. Kühlwasser 105 wird von der Wasserbox 110 an der längeren Seite der Kokille am unteren Abschnitt der rückwärtigen Fläche zugeführt und verläuft durch einen Wasserdurchgang 111, um die Kupferplatte 108 an der längeren Seite der Kokille abzukühlen, strömt dann aus der Wasserbox 110 an der längeren Seite der Kokille am oberen Abschnitt der rückwärtigen Fläche heraus. Die Dicke zwischen der Kupferplatte 108 an der längeren Seite der Kokille und dem Wasserdurchgang 111 oder die Dicke der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille ist dm. Die Kupferplatte 109 an der kürzeren Seite der Kokille wird auf gleiche Weise abgekühlt, obwohl die Zeichnungen diese Darstellung nicht angeben.
  • Am Boden des Tundishs 118 ist eine obere Düse 123 platziert. Eine Gleitdüse 119 umfasst eine Fixierungsplatte 124, eine Gleitplatte 125 sowie eine Strömdüse 126, die so platziert ist, dass sie mit der oberen Düse 123 verbunden ist. Darüber hinaus ist ein Tauchausguss 120 an der Bodenfläche der Gleitdüse 119 platziert und bildet somit ein Abstichloch 127 für den geschmolzenen Stahls vom Tundish 118 zur Kokille 107.
  • Der geschmolzene Stahl 101, der von einer Pfanne (nicht gezeigt) zum Tundish 118 gegossen wurde, wird in die Kokille 107 als injizierter Strom 122 auf die Kupferplatte 109 an der kürzeren Seite der Kokille durch ein Injektionsloch 121 gegossen, das an einem unteren Abschnitt des Tauchausgusses 120 platziert ist und der in den geschmolzenen Stahl 101 in der Kokille 107 eingetaucht ist, über das Abstichloch 127 des geschmolzenen Stahls. Der geschmolzene Stahls 101 wird in der Kokille 107 abgekühlt, um eine erstarrte Strangschale 102 auszubilden, die dann nach unten von der Kokille 107 abgezogen wird, um eine Bramme zu werden. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Gießpulver 117 auf die Oberfläche des Meniskus 116 in der Kokille 107 aufgegeben. Das Gießpulver 117 wird aufgeschmolzen, um zwischen die erstarrte Strangschale 102 und die Kokille 107 hineinzuströmen, um eine Gießpulverschicht 103 auszubilden.
  • An der Kupferplatte 108 an der längeren Seite der Kokille ist eine Vielzahl von Löchern entlang der Breitenrichtung an der Kupferplatte 108 an der längeren Seite der Kokille in einem Abstand L vom Meniskus 116 in Richtung des Strangabzugs eingebohrt, während Intervalle Z zu den benachbarten Löchern beibehalten werden und somit die Messpunkte 112 bereitgestellt werden, um die Temperaturen der Kupferplatte 108 an der längeren Seite der Kokille zu messen. Der Abstand (L) vom Meniskus 116 in Richtung des Strangabzugs liegt in einem Bereich von 10 bis 135 mm und die Intervalle (Z) betragen nicht mehr als 200 mm. Die Distanz zwischen der Oberfläche der Kupferplatte 108 an der längeren Seite der Kokille an der Seite des geschmolzenen Stahls und der Spitze des Temperaturelements 106 wird durch (d) ausgedrückt. Die Spitze des Temperaturmesselements berührt die Kupferplatte 108 an der längeren Seite der Kokille. Die Distanz (d) beträgt nicht mehr als 16 mm.
  • Das andere Ende des Temperaturmesselements 106 ist mit einem Nullpunkt-Kompensator 113 verbunden. Die von dem Temperaturmesselement 106 erzeugten Signale für die elektromotorische Kraft werden in einen Konverter 114 über den Nullpunkt-Kompensator 113 eingegeben, wo die Signale für die elektromotorische Kraft zu laufenden Signalen übertragen werden, die dann in einen Datenanalysator 115 eingegeben werden.
  • Wenn das Kühlwasser 105 in den Temperaturmesspunkt 112 eintritt, sinkt die Temperatur der Kupferplatte am Kontaktpunkt des Temperaturmesselements ab, um die Messung einer präzisen Temperatur der Kupferplatte zu verhindern. Um das Eintreten von Kühlwasser in den Temperaturmesspunkt 112 zu verhindern, wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Edelstahlrohr 128 in der Wasserbox 110 an der längeren Seite der Kokille platziert, wie dies in 25 gezeigt ist, um verschweißte Abschnitte 130 über die gesamte umfängliche Länge der Kontaktfläche zwischen dem Rohr 128 und der Wasserbox 110 an der längeren Seite der Kokille auszubilden, und das Temperaturmesselement 106 verläuft durch das Rohr 128 hindurch. Zusätzlich ist eine Nut an der Kupferplatte 108 an der längeren Seite der Kokille am Umfang des Temperaturmesspunkts 112 ausgebildet, in der eine Abdichtpackung 129 platziert ist, um in Kontakt mit der Kupferplatte 108 an der längeren Seite der Kokille und mit der Wasserbox 110 an der längeren Seite der Kokille zu gelangen.
  • Eine Spiralfeder (nicht gezeigt) drückt die Spitze des Temperaturmesselements 106 gegen die Kupferplatte 108 an der längeren Seite der Kokille. 25 ist eine schematische Zeichnung der Querschnitts-Seitenansicht des Gießabschnitts einer kontinuierlichen Gießmaschine, die den Aufbau zur Befestigung des Temperaturmesselements darstellt. Das Bezugszeichen 131 kennzeichnet den Rückrahmen.
  • Mit diesem Aufbau ist das Temperaturmesselement 106 vollständig vom Kühlwasser in der Wasserbox 110 an der längeren Seite der Kokille getrennt. Somit tritt das Kühlwasser 105 in der Wasserbox 110 an der längeren Seite der Kokille nicht in den Temperaturmesspunkt 112 ein und auch dann, wenn das Kühlwasser 105 den Umfang des Temperaturmesselements 112 durch einen Spalt am Kontaktpunkt zwischen der Kupferplatte 108 an der längeren Seite der Kokille und der Wasserbox 110 an der längeren Seite der Kokille erreicht, verhindert die Dichtpackung 129 das Eintreten von Kühlwasser 105 in den Temperaturmesspunkt 112 hinein. Anstelle der Verschweißung kann auch eine Abdichtung mit einem Harz oder einem harten Lötmittel aufgebracht werden. Die Abdichtpackung 129 kann in einer Nut platziert sein, die an der Seite der Wasserbox 110 an der längeren Seite der Kokille ausgebildet ist. Jede Art von Temperaturmesselement 106 kann angewendet werden, wie etwa ein Thermoelement und ein Widerstandsthermometer, solange es eine Genauigkeit von ±1°C oder höher aufweist.
  • Der Datenanalysator 115 schätzt das Strömungsmuster des geschmolzenen Stahls in der Kokille basierend auf der Temperaturverteilung der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille in Kokillen-Breitenrichtung sowie der Anzahl und der Positionen der Peaks der Temperaturen ab und zeigt diese an und schätzt den abgelenkten Strom des geschmolzenen Stahls in der Kokille basierend auf der Position und dem Wert der maximalen Temperatur der Kupferplatte der Kokille an der rechten Seite und der linken Seite des Tauchausgusses 120 in der Breite der Kupferplatte 108 an der längeren Seite der Kokille ab und zeigt diese an. Darüber hinaus berechnet der Datenanalysator 115 die Strömungsgeschwindigkeit (U) des geschmolzenen Stahls an jedem Messpunkt 112 auf Basis des oben beschriebenen Prinzips zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls und unter Verwendung der Daten wie der Temperatur (T) der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille, der Dicke (dm) der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille, des oben beschriebenen Abstands (d), der Temperatur des geschmolzenen Stahls und der Temperatur des Kühlwassers und zeigt diese an. Unter den fünfzehn Variablen der Strukturgleichungen (4) bis (13) gibt es drei Variablen, die abhängig von den Gießbedingungen variieren und nicht direkt gemessen werden können, wobei diese drei (1) die Dicke der erstarrten Strangschale (ds), (2) die Dicke des Gießpulvers (dp) sowie (3) der Wärmeübergangskoeffizient zwischen der Kokillenkupferplatte und dem Kühlwasser (hw) sind. Für diese drei Variablen kann eine vorhergehende Studie in Bezug auf die Variationen der Werte unter den Variationen der Gießbedingungen mittels eines Experiments, ausgeführt auf einer konventionell genutzten Anlage, oder mittels eines Simulationstests, ausgeführt werden, und die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls (U) kann auf Basis der mit den Gießbedingungen am Messpunkt der Temperatur der Kupferplatte der Kokille korrespondierenden Werten berechnet werden. Die anderen zwölf Variablen können durch die Anlagenbedingungen und die physikalischen Eigenschaften bestimmt werden.
  • Tabelle 2 zeigt ein Beispiel jeder Variable unter den Gießbedingungen von 2,0 und 1,3 m/min der Strangabzugsgeschwindigkeit. 26 gibt die Beziehung zwischen der Temperatur (T) der Kupferplatte der Kokille und der Strömungsgeschwindigkeit (U) des geschmolzenen Stahls an, die aus den Variablen in Tabelle 2 abgeleitet wurden. Wie in 26 gezeigt, unterscheidet sich die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls signifikant mit der Strangabzugsgeschwindigkeit auch bei gleicher Temperatur der Kupferplatte der Kokille, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls von der Temperatur der Kupferplatte der Kokille her abgeschätzt werden kann. Die Übergangsgeschwindigkeit (U0) zwischen dem laminaren Strom und dem turbulenten Strom des geschmolzenen Stahls wird als 0,1 m/s berechnet und das Bezugszeichen Vc in Tabelle 2 und 26 kennzeichnet die Strangabzugsgeschwindigkeit.
  • Tabelle 2
    Figure 00590001
  • Mit der Anordnung der Temperaturmesselemente 106 an der Kokillen-Kupferplatte können die Variationen der Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte, die aus dem Stroms geschmolzenen Stahls in der Kokille herrühren, genau auch dann gemessen werden, wenn ein komplexer Strom geschmolzenen Stahls in der Nachbarschaft zum Meniskus 116 vorliegt. Basierend auf den so gemessenen Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte werden die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls in der Kokille, das Strömungsmuster des geschmolzenen Stahls in der Kokille sowie der abgelenkte Strom des geschmolzenen Stahls in der Kokille abgeschätzt, die Genauigkeit der Abschätzung wird erhöht und ebenso wird eine Online-Abschätzung ohne Behinderung des Betriebs der Produktionsanlage erhältlich.
  • Die oben angegebene Beschreibung war auf Temperaturmesselemente 106 gerichtet, die entlang einer horizontalen Linie in Breitenrichtung der Kokille 107 angeordnet waren. Sie können auch in einer Vielzahl von Reihen in Gießrichtung angeordnet werden. Die oben angegebene Beschreibung war auf Temperaturmesselemente 106 nur an einer Seite der Kupferplatte 108 an der längeren Seite der Kokille gerichtet. Sie können aber auch an beiden Kupferplatten 108 an der längeren Seite der Kokille befestigt sein. Darüber hinaus gab die oben angegebene Beschreibung die Erläuterung einer Kokille 107 mit rechteckigem Querschnitt an. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf Kokillen 107 mit rechteckigem Querschnitt beschränkt und kann ebenso beispielsweise auf einen kreisförmigen Querschnitt angewendet werden.
  • Beispiel 1
  • Beispiel 1 ist ein Beispiel zur Abschätzung der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls unter Verwendung einer kontinuierlichen Brammengießmaschine und der Temperaturmessvorrichtung für eine Kokillen-Kupferplatte, die in 23 angegeben ist. Die angewendete kontinuierliche Gießmaschine war eine eines vertikalen und Biegetyps und weist einen vertikalen Abschnitt von 3 Metern auf, wobei die Maschine eine Bramme mit maximal 2100 mm Breite erzeugte. Tabelle 3 zeigt die Spezifikation der angewendeten kontinuierlichen Gießmaschine.
  • Tabelle 3
    Figure 00610001
  • Die Dicke (dm) der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille betrug 40 mm. Das angewendete Temperaturmesselement war Alumel-Chromel (JIS Thermoelement K). Die Thermoelemente waren unter den folgenden Bedingungen eingesetzt: 13 mm Abstand (d) zwischen der Oberfläche der Kokillen-Kupferplatte an der Seite zum geschmolzenen Stahl sowie der Spitze des Thermoelementes (Kontakt der Messung), 66,5 mm Intervall (Z) zum benachbarten Thermoelement sowie 50 mm Distanz (L) vom Meniskus. Die Temperaturen der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille wurden für den Fall gemessen, dass eine Bramme mit 220 mm Dicke und 1650 mm Breite bei einer Abzugsgeschwindigkeit von 1,85 m/min gegossen worden (im Anschluss als "Gießbedingung 1" bezeichnet), und für den Fall des Gießens einer Bramme mit 220 mm Dicke und 1750 mm Breite bei einer Abzugsgeschwindigkeit von 1,75 m/min (im Anschluss als "Gießbedingung 2" bezeichnet). Tabelle 4 summiert die Gießbedingungen.
  • Tabelle 4
    Figure 00610002
  • Die 27 und 28 zeigen Beispiele von Temperaturmessdaten für die Kokillen-Kupferplatte in Kokillen-Breitenrichtung zu einer bestimmten Zeit unter der Gießbedingung 1 bzw. Gießbedingung 2. Die horizontale Achse dieser Figuren kennzeichnet die Position an einer Bramme in deren Breitenrichtung. Die Position "0 mm" ist das Zentrum der Brammenbreite oder die Position des Tauchausgusses (im Anschluss wird die Position in Brammenbreitenrichtung durch den gleichen Ausdruck angegeben). Wie in den 27 und 28 ersichtlich, wird die Temperatur an beiden Kanten der Brammenbreitenrichtung signifikant reduziert, da die Kupferplatte an der kürzeren Seite der Kokille nahe demjenigen Abschnitt platziert ist, an dem sich die Temperatur signifikant reduziert.
  • Die 29 und 30 zeigen die Berechnung der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls basierend auf den Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte, die in den 27 bzw. 28 gezeigt sind. In Bezug auf die in Tabelle 2 angegebenen Variablen wurde die Dicke (ds) der erstarrten Strangschale bei 0,00362 m unter Gießbedingung 1 und 0,00372 m unter Gießbedingung 2 eingestellt. In den 29 und 30 wird die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls, gemessen durch den oben beschriebenen Eintauchstangentyp-Strömungsgeschwindigkeitsmesser für geschmolzenen Stahl zum Zeitpunkt der Messung der Temperatur der Kokillen-Kupferplatte durch das Symbol
    Figure 00620001
    angegeben. Aus diesen Ergebnissen wurde eine gute Übereinstimmung zwischen der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls 50 mm unterhalb des Meniskus, die von der Temperatur der Kokillen-Kupferplatte abgeschätzt wurde, sowie der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls in der Nähe des Meniskus, die durch die Eintauchstangen bestimmt wurde, bestätigt.
  • Beispiel 2
  • Die kontinuierliche Gießmaschine und die Temperaturmessvorrichtung für die in Beispiel 1 angewendete Kokillen-Kupferplatte wurden angewendet. Argongas wurde in den Tauchausguss bei einer Rate von 10 Nl/min injiziert und eine Bramme mit einer Größe von 250 mm Dicke und 1600 mm Breite wurde bei einer Abzugsgeschwindigkeit von 2,2 m/min gegossen. Das Strömungsmuster des geschmolzenen Stahls in der Kokille wurde abgeschätzt.
  • Die Temperaturverteilung der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille nach dem Ablauf von 10 Minuten vom Beginn des Gießens zeigte drei Positionen von Temperaturpeaks an der Position des Tauchausgusses sowie an beiden Kupferplatten an der kürzeren Seite der Kokille. Darüber hinaus wurde die Temperaturverteilung nahezu symmetrisch in der rechten und linken Hälfte in der Kokillenbreite. Das Ergebnis ergab eine Abschätzung des Musters 3, welches in 22 angegeben ist. Um dieses Muster zu bestätigen, wurde der oben beschriebene Eintauchstangentyp-Strömungsgeschwindigkeitsmesser für geschmolzenen Stahl angewendet, um die Strömungsgeschwindigkeit und die Strömungsrichtung des geschmolzenen Stahls in der Kokillen-Breitenrichtung zu bestimmen. 31 zeigt die Ergebnisse. Wie aus der Figur ersichtlich wird, bestätigen die durch den Eintauchstangentyp-Strömungsgeschwindigkeitsmesser für geschmolzenen Stahl erhaltenen Ergebnisse, dass an der Seite des Tauchausgusses in der Kokille der Strom von dem Tauchausguss auf die Kupferplatte an der kürzeren Seite der Kokille gerichtet ist und dass an der Seite der Kupferplatte an der kürzeren Seite der Kokille ein umgekehrter Strom vorliegt, oder ein Strömungszustand des Musters 3 sich gebildet hatte. Das Ergebnis bestätigte das abgeschätzte Ergebnis basierend auf der Temperatur der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille.
  • Die Temperaturverteilung an der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille nach 10 Minuten gerechnet vom Beginn des fünften Wärmegusses in der Gießsequenz unterschied sich in der rechten Hälfte und der linken Hälfte der Kokillebreite, was die Temperaturverteilung gemäß 32 ergab. Das Strömungsmuster wurde basierend auf der Temperaturverteilung abgeschätzt, um eine Abschätzung abzuleiten, die in der linken Hälfte das Muster 1 mit einem Temperaturpeak an der Seite des Tauchausgusses und an der rechten Hälfte das Muster 2 mit einem Temperaturpeak an der Seite der Kupferplatte an der kürzeren Seite der Kokille ergab. Um dieses Phänomen zu bestätigen, wurde der oben beschriebene Eintauchstangentyp-Strömungsmesser für geschmolzenen Stahl verwendet, um die Strömungsgeschwindigkeit und die Strömungsrichtung des geschmolzenen Stahls in der Kokillen-Breitenrichtung zu bestimmen. 33 zeigt die Ergebnisse dieser Bestimmung. Wie in 33 gezeigt, ergab das Ergebnis dieser Bestimmung durch den Tauchstangentyp-Strömungsmesser für geschmolzenen Stahl, dass in der linken Hälfte der Kokille das Muster 1 vorlag, welches eine Strömungsrichtung von dem Tauchausguss zur Kupferplatte an der kürzeren Seite der Kokille ergab, und dass an der rechten Hälfte das Muster 2 vorlag, das einen umgedrehten Strom von der kürzeren Seite der Kokille zum Tauchausguss ergab. Das Ergebnis stimmte mit dem abgeschätzten Ergebnis basierend auf der Temperatur der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille überein.
  • Beispiel 3
  • Die kontinuierliche Gießmaschine und die Temperaturmessvorrichtung für die Kokillen-Kupferplatte, die in Beispiel 1 angewendet wurde, wurde verwendet. Argongas wurde in den Tauchausguss bei einer Rate von 10 Nl/min injiziert und eine Bramme mit einer Größe von 250 mm Dicke und 1600 mm Breite wurde bei einer Abzugsgeschwindigkeit von 2,6 m/min gegossen. Die Existenz eines abgelenkten Stroms im geschmolzenen Stahl wurde abgeschätzt. Die Temperaturverteilung auf der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille nach 10 Minuten vom Beginn des Gießens zeigte eine nahezu symmetrische Verteilung in der rechten und der linken Kokillenbreite, was eine maximale Temperatur von 181,5°C an der linken Hälfte und 181°C an der rechten Hälfte der Kokille ergab. Dabei lag kein Unterschied in den Positionen der maximalen Temperatur zwischen der rechten und der linken Hälfte vor und der Unterschied in den maximalen Temperaturen zwischen der rechten und der linken Hälfte in der Kokille war gering. Daher ergab die Abschätzung, dass kein abgelenkter Strom vorlag. Um dies zu bestätigen, wurde der oben beschriebene Tauchstangentyp-Strömungsgeschwindigkeitsmesser für geschmolzenen Stahl angewendet, um die Strömungsgeschwindigkeit und die Strömungsrichtung des geschmolzenen Stahls in der Kokillen-Breitenrichtung zu messen. Die Ergebnisse sind in 34 angegeben. Wie aus 34 ersichtlich, ist die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls am Meniskus, bestimmt durch den Tauchstangentyp-Strömungsgeschwindigkeitsmesser für geschmolzenen Stahl, symmetrisch zur Tauchausgussposition in den rechten und den linken Seiten und kein abgelenkter Strom trat auf, wodurch die Abschätzung basierend auf der Temperatur der Kokillen-Kupferplatte bestätigt wurde.
  • Die Temperaturverteilung an der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille nach 10 Minuten Beginn des dritten Hitzegusses in der Gießsequenz unterschied sich in der rechten Hälfte und der linken Hälfte in der Kokillenbreite, was die Temperaturverteilung gemäß 35 ergab. Wie in der Figur gezeigt, wurde die Position der maximalen Temperatur durch das Thermoelement identifiziert, das vom Zentrum des Tauchausguss es um 598,5 mm sowohl zur rechten als zur linken entfernt lag, und ergab 176,5°C an der linken Hälfte und 184,5°C an der rechten Hälfte mit einem Unterschied von 8°C. Da die Magnitude des Unterschieds in der maximalen Temperatur groß war, sollte ein Ablenkstrom aufgetreten sein. Um das Auftreten des abgelenkten Stroms zu bestätigen, wurde ein oben beschriebener Eintauchstangentyp-Strömungsgeschwindigkeitsmesser für geschmolzenen Stahl angewendet, um die Strömungsgeschwindigkeit und die Strömungsrichtung des geschmolzenen Stahls in Kokillen-Breitenrichtung zu bestimmen. Das Ergebnis ist in 36 gezeigt. Wie in 36 dargestellt, unterschied sich die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls am Meniskus, bestimmt durch den Eintauchstangentyp-Strömungsgeschwindigkeitsmesser für geschmolzenen Stahl, in der rechten und linken Seite zum Tauchausguss und das Auftreten eines abgelenkten Stroms wurde bestätigt.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Temperaturmesselemente zum Messen der Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte wie oben beschrieben angeordnet, die Variationen der Temperatur der Kokillen-Kupferplatte, die von dem Strom geschmolzenen Stahls in der Kokille herrühren, werden auch dann genau bestimmt, wenn ein komplexer Strom des geschmolzenen Stahls in der Nähe des Meniskus vorliegt. Da basierend auf den so gemessenen Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls in der Kokille, das Strömungsmuster des geschmolzenen Stahls in der Kokille sowie der abgelenkte Strom des geschmolzenen Stahls in der Kokille abgeschätzt werden, wird die Genauigkeit der Abschätzung somit verbessert und eine Online-Abschätzung ist ohne Behinderung des Betriebs der Produktionsanlage erhältlich. Als Ergebnis hiervon wird die Qualitätssteuerung der Bramme verbessert und die Produktion einer hochqualitativen Bramme wird bei hohem Durchsatz erreicht. Somit ist der industrielle Effekt signifikant.
  • Ausführungsform 3
  • (Verfahren zur Bewertung von Oberflächendefekten bei einer kontinuierlich gegossenen Bramme)
  • Die Erfinder der vorliegenden Erfindung führten Messungen auf einer kommerziellen Anlage, Modellexperimente und numerische Analysen aus, um den Strömungszustand des geschmolzenen Stahls in der Kokille unter verschiedenen Gießbedingungen und das Temperaturprofil an der Kokillen-Kupferplatte in Kokillen-Breitenrichtung zu untersuchen. 37 zeigt eine schematische Darstellung des Vergleichs zwischen dem Strömungszustand des geschmolzenen Stahls in der Kokille und der Temperatur der Kokillen-Kupferplatte. In der Figur kennzeichnet das Bezugszeichen 206 die Kupferplatte an der kürzeren Seite der Kokille, das Bezugszeichen 211 kennzeichnet den Meniskus, das Bezugszeichen 215 kennzeichnet den Tauchausguss, das Bezugszeichen 216 kennzeichnet das Injektionsloch, das Bezugszeichen 217 kennzeichnet den injizierten Strom und der injizierte Strom 217 zeigt die Strömungsrichtung durch die Pfeilmarkierung an.
  • In Muster 0 liegt kein beherrschender Strom vor und ein sanfter Strom tritt über die gesamte Breite der Kokille auf, wodurch die gemessenen Werte der Temperaturmesselemente in der Kokillen-Breitenrichtung keine signifikanten Unterschiede zueinander ergeben. Das bedeutet, dass das Muster 0 der Fall ist, dass keine signifikanten Temperaturpeaks auftreten und das Temperaturprofil über die gesamte Breite der Kokille flach ist. Im Muster 1 ist der ansteigende Strom nahe dem Tauchausguss, begleitet von ansteigenden Argongasbläschen, die in den Tauchausguss 215 injiziert wurden, der beherrschende Strom. Am Meniskus 211 strömt der geschmolzene Stahl vom Tauchausguss 215 auf die Kupferplatte 206 an der kürzeren Seite der Kokille hin. Als Ergebnis hiervon steigt die Temperaturverteilung in der Breitenrichtung an der Kokillen-Kupferplatte nahe dem Tauchausguss 215 an und erzeugt einen einzelnen und großen Temperaturpeak in der Nachbarschaft des Tauchausgusses 215. Im Muster 2 ist die Trägheitskraft des injizierten Stroms 217, der aus dem Tauchausguss 215 herrührt, stark und der injizierte Strom 217 kollidiert mit der Kupferplatte 206 an der kürzeren Seite der Kokille und verzweigt sich zu einem nach oben gerichteten und einem nach unten gerichteten Strom. Am Meniskus 211 wird der Stroms geschmolzenen Stahls, der von der Kupferplatte 206 an der kürzeren Seite der Kokille auf den Tauchausguss 215 gerichtet ist, abgeschätzt. In diesem Fall ist die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls am Meniskus 211 vergleichsweise hoch. Die Temperatur der Kupferplatte nahe der Kupferplatte 206 an der kürzeren Seite der Kokille steigt an und bildet somit ein Temperaturprofil aus, das einen großen Temperaturpeak in der Nachbarschaft der Kupferplatte 206 an der kürzeren Seite der Kokille und sowohl an der rechten als auch der linken Seite in der Kokille ergibt.
  • Auf diese Weise wird das Temperaturprofil grob in drei Typen klassifiziert: Muster 0, Muster 1 und Muster 3. Tatsächlich liegen jedoch andere Muster als diese drei Muster vor. Beispielsweise erscheint das in 37 gezeigte Muster 3 dann, wenn sowohl der ansteigende Strom nahe dem Tauchausguss 215, begleitet von ansteigenden Argongasbläschen, sowie die Trägheitskraft des injizierten Stroms 217 die beherrschenden Strömung sind, und ergeben ein Temperaturprofil, das drei Temperaturpeaks aufweist. Dieses Muster kann jedoch als eine Kombination von Muster 1 und Muster 2 angesehen werden. Für andere Fälle bestätigten die Erfinder der vorliegenden Erfindung, dass das Muster durch eine Kombination von Muster 0, Muster 1 und Muster 2 ausgedrückt werden kann.
  • Die oben angegebenen Untersuchungen ergaben, dass der Zustand des Stroms geschmolzenen Stahls mit den Herstellungsbedingungen variiert und dass verschiedene Temperaturprofile als Ergebnis auf den Strömungszustand des geschmolzenen Stahls existieren. Zusätzlich wurde herausgefunden, dass die Überprüfung der Qualität der Oberflächen der Bramme wichtig ist, um den Strömungszustand in Betracht zu ziehen und auf dem korrespondierenden Temperaturprofil zu basieren.
  • Zuerst wird eine Beschreibung für den Fall angegeben, dass der Zustand des geschmolzenen Stahlstroms während des Betriebs das Muster 1 ist. In diesem Fall konzentrieren sich die aufsteigenden Argonbläschen nahe dem Tauchausguss und die aufsteigenden Argonbläschen sind grob. Wenn diese Bläschen sich vom Meniskus trennen, stören sie den Meniskus, was zum Einschluss von Gießpulver führt, oder diese Bläschen werden selbst in dem geschmolzenen Stahl eingefangen, um Blasdefekte zu bewirken. In diesem Fall kann in der Temperaturverteilung an der Kokillen-Kupferplatte in deren Breitenrichtung der Maximalwert (Tmax) als ein Anzeichen behandelt werden, das die Magnitude der Störung am Meniskus ausdrückt. Dementsprechend wird ein exzessiv großer Maximalwert (Tmax) als Anzeichen für den Einschluss von Gießpulver durch die Argongasbläschen angesehen.
  • Wenn der Meniskus sowohl einen schnellen Strom als auch einen langsamen Strom aufweist, bezieht sich der Gradient der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls auf die Scherbelastung, die auf das Gießpulver aufgebracht wird, und ein steiler Gradient wird leicht bewirken, dass Gießpulver in den geschmolzenen Stahl eingesogen wird. Der Gradient der Strömungsgeschwindigkeit wird als Gradient der Temperatur der Kokillen-Kupferplatte detektiert. Zu diesem Zweck liegt, wie dies in 38(b) gezeigt ist, eine andere Variable vor, um die Magnitude der Störung des Meniskus, die aus den Argongasbläschen herrührt, auszudrücken. Das bedeutet, dass eine Zentrierung des Tauchausgusses zur Unterteilung der Kokillenbreite in einer rechte und eine linke Hälfte, der größere der zwei Ausgabewalze wird: eine Variable ist der Unterschied zwischen dem Maximalwert (TL1) und dem Minimalwert (TL2) der Temperaturverteilung in der linken Hälfte, oder (TL1 – TL2), und die andere Variable ist der Unterschied zwischen dem Maximalwert (TR1) und dem Minimalwert (TR2) der Temperaturverteilung in der rechten Hälfte, oder (TR1 – TR2), wobei der größere hiervon im Anschluss als "maximale Differenz der hohen und niedrigen Temperatur" bezeichnet wird. Infolgedessen kann der Einschluss von Gießpulver, bewirkt von den Argongasbläschen, ebenso durch die Magnitude der maximalen Differenz zwischen hoher und niedriger Temperatur vorhergesagt werden.
  • Für den Fall des Musters 1 des Zustands des Stroms geschmolzenen Stahls strömt der geschmolzene Stahl an der kürzeren Seite der Kokille von der Seite des Tauchausgusses auf die Seite der Kupferplatte an der kürzeren Seite der Kokille hin. Somit wird die Temperatur des geschmolzenen Stahls an der Seite der Kupferplatte an der kürzeren Seite der Kokille niedrig. Dementsprechend tritt dann, wenn die Zirkulationsströmungsrate des geschmolzenen Stahls niedrige ist, die Erstarrung des geschmolzenen Stahls sowie ein Skimming oder ein Schlackeneinschluss im Meniskus nahe der Kupferplatte an der kürzeren Seite der Kokille auf. Daher kann in der Temperaturverteilung an der Kokillen-Kupferplatte in deren Breitenrichtung der Minimalwert (Tmin) als Variable behandelt werden, um die Zirkulationsströmungsrate des geschmolzenen Stahls am Meniskus auszudrücken. Infolgedessen kann dann, wenn der Minimalwert (Tmin) exzessiv niedrig ist, ein Skimming eintreten und Bläschendefekte und Schlackeneinschlüsse können von Zeit zu Zeit auftreten. Ebenso kann die Durchschnittstemperatur der Kupferplatte (Tave) über die gesamte Breite der Kokille, die in 38(c) gezeigt ist, als eine weitere Variable behandelt werden, um die Zirkulationsströmungsrate des geschmolzenen Stahls am Meniskus auszudrücken. Daher können das Skimming und ein Schlackeneinschluss durch die Magnitude der Durchschnittstemperatur (Tave) der Kupferplatte vorhergesagt werden.
  • Der Mechanismus der Erzeugung von Schlackeneinschlüssen ist vermutlich der, dass die Dispersion physikalischer Eigenschaften des Gießpulvers zu einem abnormal hohen Verbrauch des Gießpulvers führt, um die Dicke der Schmelzschicht des Gießpulvers zu reduzieren, so dass nicht aufgeschmolzenes Gießpulver an der Oberfläche der erstarrten Strangschale anhaftet, um die Erzeugung von Schlackeneinschlüssen zu induzieren. In diesem Fall erhöht sich der Verbrauch des Gießpulvers abnormal, so dass die Temperatur der Kokillen-Kupferplatte verglichen mit dem Fall eines Normalverbrauchs des Gießpulvers absinkt. Daher kann das Vorliegen und die Abwesenheit von Schlackeneinschlüssen durch Erfassen der Durchschnittstemperatur (Tave) der Kupferplatte in Kokillen-Breitenrichtung sowie durch Vergleichen des Werts mit der Durchschnittstemperatur (Tave) der Kupferplatte mit typischen Temperaturen in Kokillen-Breitenrichtung bei der Strangabzugsgeschwindigkeit vorhergesagt werden. Die Durchschnittstemperatur (Tave) der Kupferplatte typischer Temperaturen in Kokillen-Breitenrichtung bei der Strangabzugsgeschwindigkeit wird hierbei als Durchschnittstemperatur der Kupferplatte in Kokillen- Breitenrichtung definiert, die bei vielen Gießbedingungen bei der Strangabzugsgeschwindigkeit gemessen wurden.
  • Nachfolgend wird eine Beschreibung in Bezug auf das Muster 2 des Zustands geschmolzenen Stahls während des Betriebs angegeben. Wenn der Zustand des Stroms geschmolzenen Stahls wie in Muster 2 einen vergleichsweise hohen geschmolzenen Stroms am Meniskus zeigt, kann der Strom das den Meniskus abdeckende Gießpulver abziehen, um es in den geschmolzenen Stahl zu bringen. In diesem Zusammenhang kann, wie dies in 39(a) gezeigt ist, der Maximalwert (Tmax) in der Temperaturverteilung der Kokillen-Kupferplatte in deren Breitenrichtung als Variable behandelt werden, die die maximale Geschwindigkeit des geschmolzenen Stahls am Meniskus ausdrückt. Dementsprechend unterstellt ein exzessiv großer Maximalwert (Tmax) das Auftreten eines Abziehens und eines Einschlusses des Gießpulvers.
  • Wie im Fall des Musters 2 des Zustands des Stroms geschmolzenen Stahls bezieht sich, wie dies vorab beschrieben wurde, der Gradient der Strömungsgeschwindigkeit geschmolzenen Stahls auf die auf das Gießpulver aufgebrachte Scherbelastung. Somit wird je höher der Gradient der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls ist, desto wahrscheinlicher das Gießpulver abgezogen, um einen Einschluss des Gießpulvers in den geschmolzenen Stahl zu induzieren. Der Gradient der Strömungsgeschwindigkeit wird als Gradient der Temperatur der Kokillen-Kupferplatte detektiert. Somit gibt es, wie dies in 39(b) gezeigt ist, eine andere Variable zum Ausdrücken der Magnitude des Gradienten der Strömungsgeschwindigkeit. Das bedeutet, dass bei Zentrierung des Tauchausgusses zur Unterteilung der rechten und der linken Hälfte der Kokillenbreite die größere von zwei ausgewählt wird: eine Variable ist die Differenz zwischen dem Maximalwert (TL1) und dem Minimalwert (TL2) der Temperaturverteilung in der linken Hälfte, oder (TL1 – TL2), und die andere Variable ist der Unterschied zwischen dem Maximalwert (TR1) und dem Minimalwert (TR2) der Temperaturverteilung in der rechten Hälfte, oder (TR1 – TR2), oder die "maximale Differenz zwischen der hohen und der niedrigen Temperatur". Infolgedessen kann der Einschluss von Gießpulver, welcher von den Argongasbläschen bewirkt wird, ebenso durch die Magnitude der maximalen Differenz zwischen hoher und niedriger Temperatur vorhergesagt werden.
  • Im Falle des Musters 2 des Zustands des Stroms geschmolzenen Stahls treten dann, wenn die Dispersion der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls am Meniskus in der rechten Hälfte und der linken Hälfte in Kokillenbreite signifikant ist, leicht Strudel am Punkt der Kollision der Ströme miteinander auf und Gießpulver kann in den geschmolzenen Stahl eingeschlossen werden. In diesem Zusammenhang kann, wie dies in 39(c) gezeigt ist, der Absolutwert der Differenz zwischen dem Maximalwert (TL1) und der Temperaturverteilung in der linken Hälfte in der Kokillenbreite sowie dem Maximalwert (TR1) der Temperaturverteilung an deren rechten Hälfte (im Anschluss "maximale Differenz der rechten und linken Temperatur" bezeichnet) als Variable behandelt werden, die den abgelenkten Strom ausdrückt, der einen Einfluss auf den Einschluss von Gießpulver ausübt, welcher von den Strudeln bewirkt wird. Daher kann der Einschluss von Gießpulver durch die Magnitude der maximalen Differenz der rechten und linken Temperatur vorhergesagt werden.
  • In dem Falle, dass der Zustand des Stroms geschmolzenen Stahls in der Kokille variiert, beispielsweise von Muster 1 zu Muster 2 oder in dem Fall, dass auch im Muster 2 die Injektionsströmungsgeschwindigkeit höher an einer Seite als an der anderen Seite wird, der Stroms geschmolzenen Stahls in der Kokille gestört werden und Variationen im Meniskus steigen ebenso an, so dass die Möglichkeit des Auftretens von Einschlüssen von Gießpulver ansteigt. Normalerweise zeigen die im Strom beobachteten Variationen über wenige Dutzend Sekunden des Zyklus einen sanften Fortschritt. Wenn die Variationen jedoch kürzer als die Zykluszeit fortschreiten, steigt die Frequenz des Auftretens von Einschlüssen des Gießpulvers an. Die Variationen des Stroms geschmolzenen Stahls werden als Variationen in der Temperatur der Kokillen-Kupferplatte pro Zeiteinheit detektiert. Dementsprechend werden das Vorliegen und die Abwesenheit von Einschlüssen des Gießpulvers durch Erfassen des Maximalwerts der Temperaturvariationen der Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte pro Zeiteinheit in Kokillen-Breitenrichtung sowie durch Bestimmen der Magnitude des Maximalwerts vorhergesagt.
  • Die Position der Temperaturmessung an der Kokillen-Kupferplatte muss in einem Bereich von 10 bis 135 Merkmal im Abstand vom Meniskus in der Kokille in Strangabzugsrichtung platziert werden. In einem Bereich von weniger als 10 mm vom Meniskus steigt die Temperatur der Kokillen-Kupferplatte abhängig von den Variationen der Meniskusposition während des Gießens an oder sinkt ab, so dass eine akkurate Erfassung der Variationen der Temperatur der Kokillen-Kupferplatte, die von dem Stroms geschmolzenen Stahls bewirkt wird, nicht erreicht werden kann. An Positionen unterhalb 135 mm gerechnet vom Meniskus werden die Variationen der Temperatur der Kokillen-Kupferplatte, die von den Variationen des Stroms geschmolzenen Stahls bewirkt werden, niedrig, was dazu führt, dass die Variationen der Temperatur der Kokillen-Kupferplatte nicht mehr akkurat erfasst werden können.
  • Auf diese Weise kann durch Analysierung der Verteilung der Temperatur an der Kokillen-Kupferplatte in deren Breitenrichtung die unverzügliche Beurteilung auf Online-Basis in Bezug auf den Grad an Strangoberflächendefekten sowie Einschlüssen von Gießpulver, Skimming, Bläschendefekten und Schlackeneinschlüssen erfolgen.
  • 38 bezieht sich auf Muster 1 und zeigt eine schematische Darstellung der Temperaturverteilung an der Kokillen-Kupferplatte in deren Breitenrichtung, den Maximalwert, den Minimalwert sowie den Durchschnittswert der Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte. 39 bezieht sich auf Muster 2 und zeigt schematische Darstellungen der Temperaturverteilung an der Kokillen-Kupferplatte in deren Breitenrichtung, den Maximalwert und den Durchschnittswert der Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte. Da die gemessenen Werte der Temperaturen in der Nähe der Kupferplatte an der kürzeren Seite der Kokille unter dem Einfluss der Kokillen-Kupferplatte an der kürzeren Seite der Kokille absinken, gibt die vorliegende Erfindung eine Analyse der Temperaturverteilung an der Kokillen-Kupferplatte in deren Breitenrichtung außer den gemessenen Werten in dem Bereich an, dass der Einfluss der Kupferplatte der kürzeren Seite der Kokille erscheint.
  • Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 40 ist eine schematische Zeichnung einer Querschnitts-Vorderansicht der Gießsektion einer kontinuierlichen Gießmaschine, die einen Weg zur Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • In 40 ist ein Tundish 213 oberhalb einer Kokille 204 platziert, die ein Paar von Kupferplatten 205 an der längeren Seite der Kokille sowie ein Paar von Kupferplatten 206 an der kürzeren Seite der Kokille umfasst, wobei das Paar von Kupferplatten 206 an der kürzeren Seite der Kokille zwischen das Paar von Kupferplatten 205 an der längeren Seite der Kokille eingesetzt ist und jede der längeren Seiten und jede der kürzeren Seiten einander jeweils gegenüberstehen. Am Boden des Tundishs 213 ist eine obere Düse 218 platziert. Eine Gleitdüse 214 umfasst eine Fixierungsplatte 219, eine Gleitplatte 220 und eine Strömungsdüse 221 ist so platziert, dass sie mit der oberen Düse 218 verbunden ist. Darüber hinaus ist ein Tauchausguss 215 am Boden der Gleitdüse 214 platziert und bildet somit ein Abstichloch 222 für den geschmolzenen Stahls vom Tundish 213 zur Kokille 204 aus.
  • Der geschmolzenen Stahls 201, der aus der Pfanne (nicht gezeigt) in den Tundish 213 eingegossen wurde, wird als injizierter Strom 217 auf die Kupferplatte 206 an der kürzeren Seite der Kokille durch ein Injektionsloch 216 in die Kokille 204 injiziert, wobei das Injektionsloch 216 an dem unteren Abschnitt des Tauchausgusses 215, der in den geschmolzenen Stahls 201 innerhalb der Kokille 204 eingetaucht ist, über das Abstichloch 217 des geschmolzenen Stahls injiziert wird. Der geschmolzene Stahl 201 wird in der Kokille 204 abgekühlt, um eine erstarrte Strangschale 202 auszubilden, welche dann nach unten von der Kokille 204 abgezogen wird, um eine Bramme auszubilden. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Gießpulver 212 auf die Oberfläche des Meniskus 211 in der Kokille 204 aufgegeben.
  • Die obere Düse 218 ist aus einem porösen Stein gefertigt. Um eine Anhaftung von Aluminiumoxid auf der Wandoberfläche des Gießlochs 222 des geschmolzenen Stahls zu verhindern, wird Argongas in das Abstichloch 222 des geschmolzenen Stahls durch die obere Düse 218 über eine Argongas-Leitung (nicht gezeigt) eingeführt. Das eingeführte Argongas tritt zusammen mit dem geschmolzenen Stahls 201 über den Tauchausguss 215 und das Injektionsloch 216 in die Kokille ein, verläuft durch den geschmolzenen Stahls 201 in der Kokille 204 hindurch, um zum Meniskus 211 aufzusteigen, penetriert dann das Gießpulver 212, das auf den Meniskus 212 aufgegeben wurde, um sich in der Atmosphäre aufzulösen.
  • Auf der rückwärtigen Fläche der Kupferplatte 205 an der längeren Seite der Kokille ist eine Vielzahl von Löchern entlang einer Linie in Breitenrichtung der Kupferplatte 205 an der längeren Seite der Kokille orthogonal zu der Richtung des Strangabzugs in einem Bereich von 10 bis 135 mm entfernt vom Meniskus in Strangabzugsrichtung eingebohrt. Diese Löcher agieren als Messpunkte 207 zur Messung der Temperatur an der Kupferplatte 205 an der längeren Seite der Kokille. Ein Temperaturmesselement 203 ist in jedes der Messpunkte 207 eingesetzt und berührt den Boden des Lochs an der Kupferplatte 205. Mit diesem Aufbau können die Temperaturen der Kupferplatte, die mit der gesamten Breite der Bramme korrespondieren, gemessen werden. Vorzugsweise sind die Temperaturmesspunkte 207 in Intervallen von 200 mm oder weniger angeordnet. Wenn der Abstand zwischen den Messpunkten 207 200 mm übersteigt, wird die Anzahl von Messpunkten 207 zu niedrig, um eine präzise Detektion der Temperaturverteilung an der Kokillen-Kupferplatte in deren Breitenrichtung zu ermöglichen.
  • Das andere Ende des Temperaturmesselements 203 ist mit einem Nullpunkt-Kompensator 208 verbunden. Die Signale für die elektromotorische Kraft, die vom Temperaturmesselement 203 erzeugt wurden, treten in einen Konverter 209 über den Nullpunkt-Kompensator 208 ein, wo die Signale für die elektromotorische Kraft in laufende Signale übertragen werden, wobei die laufenden Signale dann in einen Datenanalysator 210 eintreten. Um eine direkte Abkühlung der Spitze des Temperaturmesselements 203, die der Kontakt für die Temperaturmessung ist, durch (nicht gezeigtes) Abkühlwasser, das in die Kokille 204 hineinströmt, zu verhindern, wird der Temperaturmesspunkt 207 vom Kühlwasser durch ein Abdichtmaterial getrennt. Jede Art von Temperaturmesselement 203 kann angewendet werden, wie etwa ein Thermoelemente sowie ein Widerstandsthermometer, solang es eine Genauigkeit von ±1°C oder höher aufweist.
  • Aus der gemessenen Temperaturverteilung an der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille in deren Breitenrichtung bestimmt der Datenanalysator 210 den Maximalwert (Tmax), den Minimalwert (Tmin), die Durchschnittstemperatur (Tave) der Kupferplatte, die maximale Differenz zwischen hoher und niedriger Temperatur, die maximale Differenz zwischen rechter und linker Temperatur sowie den Maximalwert der Temperaturvariationen pro Zeiteinheit. In Erwiderung auf die Qualitätsgrade vergleicht der Datenanalysator 210 diese bestimmten Werte mit den jeweiligen Grenzwerten, um den Grad an Auftreten von Defekten zu überprüfen und somit das Verfahren für die Brammenkorrektur zu bestimmen. Im Hinblick auf die typischen Werte für den Maximalwert (Tmax), den Minimalwert (Tmin), die Durchschnittstemperatur (Tave) der Kupferplatte, die maximale Differenz zwischen hoher und niedriger Temperatur sowie die maximale Differenz zwischen rechter und linker Temperatur können die typischen Werte der Bramme in jedem dieser Werte, nämlich dem Maximalwert (Tmax), dem Minimalwert (Tmin), der Durchschnittstemperatur (Tave) der Kupferplatte, der maximalen Differenz zwischen hoher und niedriger Temperatur und der maximalen Differenz zwischen rechter und linker Hälfte der größte Wert (für den Fall des Maximalwerts (Tmax), der maximalen Differenz zwischen hoher und niedriger Temperatur und der maximalen Differenz zwischen der Temperatur der rechten Hälfte und der linken Hälfte), oder der kleinste Wert (für den Fall des Minimalwerts (Tmin) und die Durchschnittstemperatur (Tave) der Kupferplatte) sein, oder der Durchschnittswert der gemessenen Werte in der Bramme. Im Hinblick auf eine sichere Detektion der Oberflächendefekte der Bramme wird jedoch bevorzugt, dass eine Bewertung basierend auf den größten Werten oder den niedrigsten Werten erfolgt. In Bezug auf die Temperaturvariationen pro Zeiteinheit kann jede der nachfolgend angegebenen angewendet werden: Die eine ist die Berechnung der Temperaturvariationen während einer Zeiteinheit, die von 15 bis 20 Sekunden reicht, und die Bestimmung des Maximalwerts der Temperaturvariationen der Kokillen-Breitenrichtung, somit die Mittlung der Maximalwerte individueller Zeitintervalle an der Bramme als repräsentativer Wert der Bramme; und der andere ist die Auswahl des größten Werts aus den Maximalwerten der individuellen Zeitintervalle an der Bramme als repräsentativer Wert.
  • Im tatsächlichen Betrieb wird, da das Strömungsmuster des geschmolzenen Stahls in der Kokille 204 oft über die Zeit variiert oder oft eine Kombination von drei fundamentalen Mustern 0, 1 und 2 wird, die Bewertung von Oberflächendefekten an der Bramme vorzugsweise unter einer Kombination von zwei oder mehr dieser Muster ausgeführt.
  • Auf diese Weise kann, da die vorliegende Erfindung eine Qualitätsbewertung der Oberfläche der Bramme basierend auf den gemessenen Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte über die gesamte Breite der Form angibt, eine akkurate Bewertung der Oberflächendefekte auf Online-Basis auch mit jeder Art von Strömungsmuster des geschmolzenen Stahls in der Kokille 204 angegeben werden.
  • Der oben beschriebene Modus der vorliegenden Erfindung verwendete eine lineare Anordnung der Temperaturmesselemente 203 an der Kupferplatte 205 an der längeren Seite in der Kokillen-Breitenrichtung. Die Temperaturmesselemente 203 können in einer Vielzahl von Reihen in Gießrichtung angeordnet werden. Der oben beschriebene Modus der vorliegenden Erfindung platzierte die Temperaturmesselemente 203 nur an einer Seite der Kupferplatte 205 an der längeren Seite der Kokille. Sie können auch an beiden Kupferplatte 205 an der längeren Seite der Kokille angeordnet werden. Das Verfahren zur Injektion des Argongases ist nicht auf das beschriebene beschränkt und Argongas kann auch von der Gleitdüse 214 und dem Tauchausguss 215 injiziert werden.
  • [Beispiel 1]
  • Die in 40 gezeigte kontinuierliche Stranggießmaschine wurde dazu verwendet, um Brammen aus Kohlenstoffstahl mit 250 mm Dicke und einer Breite von 1600 bis 1800 mm zu gießen. Die Strangabzugsgeschwindigkeit betrug 1,2 bis 1,8 mm/min, die Injektionsrate für Argongas in das Abstichloch des geschmolzenen Stahls betrug 10 Nl/min und der Tauchausguss war ein Zwei-Loch-∧-Form-Ausguss mit einem Injektionswinkel nach unten von 25 Grad. Thermoelemente wurden als Temperaturmesselemente verwendet und in Intervallen von 65 mm symmetrisch in rechter und linker Seite des Tauchausgusses bei einer Tiefe von 50 mm vom Meniskus angeordnet.
  • Die gegossene Bramme wurde kaltgewalzt, um ein Coil auszubilden und das kaltgewalzte Coil wurde visuell zur Überprüfung des Vorliegens/der Abwesenheit von Oberflächendefekten untersucht. 41 zeigt die Ergebnisse. Die horizontale Achse kennzeichnet den Maximalwert (Tmax) der Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte. Die vertikale Achse kennzeichnet die Anzahl von Oberflächendefekten pro einzelnem kaltgewalzten Coil. In diesem Fall wird der Maximalwert (Tmax) der Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte durch den repräsentativen Wert ausgedrückt, der basierend auf der Temperaturverteilung in Breitenrichtung gemessen bei Intervallen von 10 Sekunden an der mit jedem Coil korrespondierenden Bramme und dem daraus Herleiten des Maximalwerts (Tmax) zu jeder Messzeit, anschließend durch Mittlung dieser Maximalwerte (Tmax) bestimmt wurde. Wie aus 41 ersichtlich ist, ergibt der Plot eine gerade Linie, die zur rechten Seite hin ansteigt.
  • Auf diese Weise kann die Magnitude der Oberflächendefekte an dem kaltgewalzten Coil aus dem Maximalwert (Tmax) in der Temperaturverteilung in Kokillem-Breitenrichtung vorhergesagt werden. Zudem kann durch Einstellen eines Grenzwerts abhängig von jeder Verwendung und jedem Grad des kaltgewalzten Coils die Bewertung der Notwendigkeit oder Nichtnotwendigkeit einer Korrektur erhalten werden. Für den Fall der 41 wurde der Grenzwert auf 160°C festgelegt. Wenn der Maximalwert (Tmax) niedriger als 160°C ist, ist eine Korrektur nicht notwendig und wenn der Maximalwert (Tmax) nicht niedriger als 160°C ist, ist eine Korrektur erforderlich. Die Oberflächendefekte können auch in dem hohen Maximalwert (Tmax) in einigen Fällen auftreten. Dieser Fall sollte auf Probabilitätsbasis keinen Einschluss von Gießpulver bedeuten.
  • [Beispiel 2]
  • Die in 40 gezeigte kontinuierliche Stranggießmaschine wurde dazu verwendet, Brammen aus Kohlenstoffstahl mit einer Dicke von 250 mm und einer Breite von 2000 mm zu gießen. Die Strangabzugsgeschwindigkeit betrug 1,2 m/min, die Injektionsrate für Argongas in das Abstichloch des geschmolzenen Stahls betrug 10 Nl/min und der Tauchausguss war ein Zwei-Loch-∧-Formausguss mit einem Injektionswinkel nach unten von 25 Grad. Thermoelemente wurden als Temperaturmesselemente verwendet, welche bei Intervallen von 65 mm symmetrisch rechts und links zum Tauchausguss bei der Tiefe von 50 mm vom Meniskus angeordnet waren. Unter den Herstellungsbedingungen wurde das Muster der Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte sehr ähnlich dem Muster 1, obwohl das Muster mit der Zeit fluktuierte.
  • Die Oberfläche der gegossenen Bramme wurde visuell unter Verwendung eines Farbprüfverfahrens inspiziert, um das Vorliegen und die Abwesenheit von Bläschendefekten und Schlackeneinschlüssen zu überprüfen. 42 zeigt die Resultate. Die horizontale Achse kennzeichnet den Minimalwert (Tmin) der Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte und die vertikale Achse kennzeichnet die Gesamtanzahl von Bläschendefekten und Schlackeneinschlüssen pro Bereichseinheit der Brammenoberfläche. In diesem Fall wird der Minimalwert (Tmin) der Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte an der horizontalen Achse durch den repräsentativen Wert ausgedrückt, der basierend auf der Temperaturverteilung in Breitenrichtung, gemessen in 10 Sekunden-Intervallen an der Bramme, die mit jedem Coil korrespondierte, eine Herleitung des Minimalwerts (Tmin) bei jeder Messzeit, dann durch Mitteln dieser Minimalwerte (Tmin) bestimmt wurde. Wie aus 41 ersichtlich ist, ergibt der Plot eine gerade Linie, die zur rechten Seite hin ansteigt.
  • Wie in 42 gezeigt, erhöhte ein sinkender Minimalwert (Tmin) der Temperatur die Anzahl von Bläschendefekten und Schlackeneinschlüssen.
  • Auf diese Weise kann der Grad an Oberflächendefekten an der Brammenoberfläche aus dem Minimalwert (Tmin) der Temperaturverteilung in Kokillen-Breitenrichtung vorhergesagt. werden. Zusätzlich kann die Bewertung des Erfordernisses oder Nichterfordernisses einer Korrektur durch Einstellen eines Grenzwerts abhängig von sowohl der Verwendung als auch dem Grad des kaltgewalzten Coils angegeben werden. Für den Fall aus 42 war der Grenzwert auf 120°C festgelegt. Wenn der Minimalwert (Tmin) nicht mehr als 120°C beträgt, ist die Korrektur nicht erforderlich. Wenn der Minimalwert (Tmin) größer als 120°C ist, wird die Korrektur nicht notwendig sein.
  • [Beispiel 3]
  • Wie in 40 gezeigt, wurde eine kontinuierliche Stranggießmaschine wurde dazu verwendet, Brammen aus Kohlenstoffstahl mit einer Dicke von 250 mm und einer Breite von 1600 bis 1800 mm zu gießen. Die Brammenabzugsgeschwindigkeit betrug 1,6 bis 1,8 m/min, die Injektionsrate für Argongas in das Abstichloch des geschmolzenen Stahls war 10 Nl/min und der Tauchausguss war ein Zwei-Loch-∧-Formausguss mit einem Injektionswinkel nach unten von 25 Grad. Thermoelemente wurden als Temperaturmesselemente verwendet, welche bei Intervallen von 65 mm symmetrisch rechts und links zum Tauchausguss bei einer Tiefe von 50 mm vom Meniskus angeordnet waren. Unter den Herstellungsbedingungen wurde das Muster der Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte nahe zu Muster 2, obwohl das Muster über die Zeit fluktuierte.
  • Die gegossene Bramme wurde kaltgewalzt, um ein kaltgewalztes Coil auszuformen. Die Oberfläche der gegossenen Bramme wurde visuell unter Verwendung des Farbprüfverfahrens inspiziert, um das Vorliegen und die Abwesenheit von Bläschendefekten und Schlackeneinschlüssen zu überprüfen. 43 gibt die Ergebnisse an. Die horizontale Achse kennzeichnet die maximale Differenz zwischen hoher und niedriger Temperatur und die vertikale Achse kennzeichnet die maximale Differenz zwischen rechter und linker Temperatur. Der Graph gibt die Beziehung dieser Temperaturdifferenzen für jede Anzahl von Defekten an, die auf der Oberfläche auftraten. In diesem Fall war sowohl die maximale Differenz zwischen hoher und niedriger Temperatur an der horizontalen Achse als auch die maximale Differenz zwischen der Temperatur einer rechten Hälfte und der linken Hälfte auf der vertikalen Achse durch jeweilige repräsentative Werte ausgedrückt worden, welche basierend auf der Temperaturverteilung in Breitenrichtung, gemessen bei Intervallen von 10 Sekunden an der Bramme, die mit jedem Coil korrespondierte, Ableiten der maximalen Differenz zwischen hoher und niedriger Temperatur auf der Horizontalachse und der maximalen Differenz zwischen der Temperatur in der rechten Hälfte und der linken Hälfte bei jeder Messzeit, anschließend durch Mitteln dieses abgeleiteten Wertes, bestimmt wurden. Wie in 43 gesehen werden kann, ergibt der Plot eine gerade Linie, die zur rechten Seite hin ansteigt, was unterstellt, dass die Anzahl von Defekten in dem kaltgewalzten Coil zum oberen rechten Abschnitt des Graphs hin ansteigt.
  • Auf diese Weise kann der Grad an Oberflächendefekten auf der Brammenoberfläche aus der maximalen Differenz zwischen hoher und niedriger Temperatur auf der Horizontalachse und der maximalen Differenz zwischen der Temperatur in der rechten Hälfte und der linken Hälfte in Kokillen-Breitenrichtung vorhergesagt werden. Zusätzlich kann die Bewertung der Erfordernisse oder Nichterfordernisse der Korrektur durch Einstellen eines Grenzwertes abhängig von sowohl der Verwendung als auch dem Grad des kaltgewalzten Coils angegeben werden. Für den Fall aus 43 wurde der Grenzwert für die maximale Differenz zwischen hoher und niedriger Temperatur bei 10°C eingestellt und die maximale Differenz zwischen der Temperatur an der rechten Hälfte und der linken Hälfte wurde auf 2°C als Grenze für die Notwendigkeit oder Nichtnotwendigkeit einer Korrektur eingestellt.
  • [Beispiel 4]
  • Die in 40 gezeigte kontinuierliche Stranggießmaschine wurde dazu verwendet, Brammen aus Kohlenstoffstahl mit einer Dicke von 250 mm und einer Breite von 1800 bis 2100 mm zu gießen. Die Strangabzugsgeschwindigkeit betrug 1,0 bis 1,6 m/min, die Injektionsrate für Argongas in das Abstichloch des geschmolzenen Stahls war 10 Nl/min und der Tauchausguss war ein Zwei-Loch-∧-Formausguss mit einem Injektionswinkel nach unten von 25 Grad. Thermoelemente wurden als Temperaturmesselemente verwendet, die bei Intervallen von 65 mm symmetrisch in der rechten und linken Seite zum Tauchausguss bei einer Tiefe von 50 mm vom Meniskus angeordnet waren. Unter der Herstellungsbedingung wurde das Muster der Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte nahezu zum Muster 1, obwohl das Muster über die Zeit fluktuierte.
  • Die Oberfläche der gegossenen Bramme wurde visuell unter Verwendung des Farbprüfverfahrens inspiziert, um das Vorliegen und die Abwesenheit von Bläschendefekten und Schlackeneinschlüssen zu überprüfen. 44 zeigt die Ergebnisse. Die horizontale Achse kennzeichnet die Durchschnittstemperatur (Tave) der Kokillen-Kupferplatte und die vertikale Achse kennzeichnet die maximale Differenz zwischen hoher und niedriger Temperatur, um die Beziehung dieser Variablen für jedes Niveau der totalen Anzahl von Bläschendefekten und Schlackeneinschlüssen an der Bramme pro Bereichseinheit auszudrücken. In diesem Fall werden die Durchschnittstemperatur (Tave) der Kupferplatte an der horizontalen Achse und die maximale Differenz zwischen hoher und niedriger Temperatur an der vertikalen Achse durch den repräsentativen Wert ausgedrückt, der basierend auf der Temperaturverteilung in Breitenrichtung, gemessen bei Intervallen von 10 Sekunden an der Bramme, die mit jeder Coil korrespondiert, Herleiten der Durchschnittstemperatur (Tave) der Kupferplatte und der maximalen Differenz zwischen hoher und niedriger Temperatur zu jeder Messzeit, anschließend durch Mitteln dieser Werte bestimmt wurden. Wie aus 44 ersichtlich ist, ergibt der Plot eine gerade Linie, die in der Anzahl von Bläschendefekten und Schlackeneinschlüssen zur untern linken Seite hin ansteigt.
  • Auf diese Weise kann der Grad von Oberflächendefekten an der Bramme aus der Durchschnittstemperatur (Tave) der Kupferplatte und der maximalen Differenz zwischen hoher und niedriger Temperatur vorhergesagt werden. Zudem kann die Bewertung der Erfordernisse oder Nichterfordernisse einer Korrektur durch Einstellen eines Grenzwerts abhängig von sowohl der Verwendung als auch dem Grad des kaltgewalzten Coils angegeben werden. Für den Fall aus 44 wurde der Grenzwert für die Durchschnittstemperatur (Tave) der Kupferplatte bei 180°C eingestellt und die maximale Differenz zwischen hoher und niedriger Temperatur wurde bei 15°C als Grenze für die Erfordernisse und Nichterfordernisse der Temperatur eingestellt.
  • [Beispiel 5]
  • Die in 40 gezeigte kontinuierliche Stranggießmaschine wurde dazu verwendet, 5 Reihen von gegossenen Brammen aus Kohlenstoffstahl mit einer Dicke von 250 mm und einer Breite von 1680 mm herzustellen. Die Strangabzugsgeschwindigkeit betrug 1,8 m/min, die Injektionsrate für Argongas in das Abstichloch des geschmolzenen Stahls war 10 Nl/min und der Tauchausguss war ein Zwei-Loch-∧-Formausguss mit einem Injektionswinkel nach unten von 25 Grad. Thermoelemente wurden als Temperaturmesselemente verwendet, die bei Intervallen von 65 mm symmetrisch zur rechten und linken Seite vom Tauchausguss bei einer Tiefe von 50 mm vom Meniskus angeordnet waren. Die Anzahl hierbei verwendeter Thermoelemente betrug 25.
  • Zuerst wurde die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls am Meniskus unter Verwendung des Verfahrens zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls durch Eintauchen von Tauchstangen in den Meniskus und durch Bestimmen der auf die Tauchstangen aufgebrachten Kraft gemessen, wodurch Langzyklus-Variationen des Stroms des geschmolzenen Stahls in der Kokille untersucht wurden. Die Langzyklus-Variationen traten bei etwa 30 Sekunden des Zyklus auf. Infolgedessen wurde die Einheitszeit auf 10 Sekunden eingestellt und die Variation der Temperatur der Kokillen-Kupferplatte wurde gemessen. 45 zeigt ein Beispiel der gemessenen Werte der Temperatur der Form-Kupferplatte zum Zeitpunkt t und bei 10 Sekunden vor der Zeit t. In 45 kennzeichnet das Symbol
    Figure 00840001
    die Temperatur zum Zeitpunkt t und das Symbol O kennzeichnet die Temperatur bei 10 Sekunden vor der Zeit t.
  • Wie aus 45 ersichtlich ist, stieg während der Zeitdauer die Temperatur der Kokillen-Kupferplatte während 10 Sekunden zur linken Seite am Tauchausguss in der Kokillen-Breitenrichtung an und die Temperatur der Kokillen-Kupferplatte sank an deren rechten Seite ab. In diesem Fall wird der Maximalwert der Temperaturvariationen pro Zeiteinheit der gemessene Wert beim Thermoelemente Nr. 6 in der rechten Hälfte der Kokille. Die Temperaturdifferenz wurde durch die Zeiteinheit von 10 Sekunden unterteilt, um dies als Maximalwert der Temperaturvariationen pro Zeiteinheit zu definieren.
  • Die so gegossene Bramme wurde zu einem kaltgewalzten Coil kaltgewalzt. Die Oberflächendefekte auf dem kaltgewalzten Coil wurden visuell inspiziert. In 46 ist die vertikale Achse der Maximalwert der Temperaturvariationen, gemessen bei Intervallen von 10 Sekunden, an einer Bramme, die mit jedem Coil korrespondiert, und die horizontale Achse ist die sequentielle Anzahl von kaltgewalzten Coils, die mit der jeweiligen Bramme in der Gießsequenzreihenfolge korrespondiert. 46 zeigt nicht die Coils, die mit der Bodenbramme und der Oberbramme korrespondieren, und die Gießrichtung ist von einer kleineren Coilnummer zu einer größeren Coilnummer.
  • In 46 wurden Oberflächendefekte auf den schattierten Coils Nr. 1, 5, 8, 12, 20, 21, 23, 30 und 31 gefunden. In diesen Coils überstieg der Maximalwert der Temperaturvariationen 1,0°C/sec bei einigen Positionen in der Bramme. Drei Oberflächendefekte wurden pro Coil in jeder der Nummern 1, 21, 30 und 31 gefunden, welche den Maximalwert der Temperaturvariationen ergaben, der größer als 1,5°C/sec betrug, um eine Verschlechterung des Durchsatzes zu bewirken.
  • Auf diese Weise kann die Bewertung des Erfordernisses und Nichterfordernisses einer Korrektur durch Einstellen eines Grenzwerts abhängig von sowohl der Verwendung als auch dem Grad des kaltgewalzten Coils angegeben werden. Für den Fall aus 46 wurde der Grenzwert bei 1,0°C/sec festgelegt. Wenn der Maximalwert der Temperaturvariationen nicht mehr als 1,0°C/sec beträgt, ist eine Korrektur nicht erforderlich, und wenn der maximale Wert 1,0°C/sec übersteigt, ist die Korrektur erforderlich.
  • [Beispiel 6]
  • Die in 40 gezeigte kontinuierliche Stranggießmaschine wurde dazu verwendet, Brammen aus Kohlenstoffstahl mit einer Dicke von 250 mm und einer Breite von 1250 bis 1900 mm unter Aufbringung eines Gießpulvers, das eine Zusammensetzung von 33, 6 Gew-% CaO, 39,1 Gew-% SiO2, 5,0 Gew-% Al2O3, 3,4 Gew-% Na2), 7,6 Gew-% F und 6,9 Gew-% MgO mit einer Viskosität von 0,35 Pa·s bei 1300°C erzeugt. Die Strangabzugsgeschwindigkeit betrug 0,78 bis 1,82 m/min, die Injektionsrate des Argongases in das Abstichloch des geschmolzenen Stahls war 10 Nl/min und der Tauchausguss war ein Zwei-Loch-∧-Formausguss mit einem Injektionswinkel von 25 Grad nach unten. Thermoelemente wurden alt Temperaturmesselemente verwendet, die bei Intervallen von 65 mm symmetrisch in den rechten und linken Seiten zum Tauchausguss bei einer Tiefe von 50 mm vom Meniskus angeordnet waren.
  • Die gegossene Bramme wurde kaltgewalzt, um ein kaltgewalztes Coil auszubilden. Eine visuelle Inspizierung wurde beim kaltgewalzten Coil durchgeführt, um das Vorliegen oder die Abwesenheit von Scab-Defekten auf der Oberfläche, die aus dem Schlackeneinschluss herrühren sollten, zu überprüfen. Die Beziehung zwischen der Durchschnittstemperatur (Tave) der Kokillen-Kupferplatte wurde untersucht. 47 zeigt das Ergebnis und gibt die Beziehung zwischen der Strangabzugsgeschwindigkeit und der Durchschnittstemperatur (Tave) der Kupferplatte in Bezug auf die Rate der Erzeugung von Oberflächendefekten an. Die Durchschnittstemperatur (Tave) der Kupferplatte auf der vertikalen Achse wurde aus der Temperaturverteilung in Breitenrichtung jeder Bramme, gemessen bei Intervallen von 10 Sekunden, durch Bestimmung der Durchschnittstemperatur (Tave) der Kupferplatte zu jeder gemessenen Zeit und durch Mitteln dieser Durchschnittstemperaturen abgeleitet.
  • In 47 kennzeichnet das Symbol O die Durchschnittstemperatur (Tave) der Kupferplatte der Kokille, die mit dem Coil korrespondiert, an dem kein vom Schlackeneinschluss herrührender Scap-Defekt beobachtet wurde. Die unterbrochene Linie verläuft durch jedes Symbol O und ist eine Kurve der Durchschnittstemperatur (Tave) der Gruppe O, die durch das letzte Quadraturverfahren bestimmt wurde, und die Kurve kennzeichnet die repräsentative Durchschnittstemperatur (Tave) der Kupferplatte in Kokillen-Breitenrichtung bei der Strangabzugsgeschwindigkeit. Sämtliche der Punkte der Symbole O sind in einem Bereich von ±25°C um die Kurve verteilt. 47 gibt eine durchgezogene Linie an, die die Temperaturkurve angibt, die um 25°C zur Seite der niedrigen Temperatur verschoben wurde.
  • 47 zeigt ebenso die Durchschnittstemperatur (Tave) der Bramme, die mit dem Coil korrespondiert, an dem die von den Schlackeneinschlüssen bewirkten Scab-Defekte vorlagen, durch das Symbol Δ. Das Symbol Δ gibt an, wo die repräsentative Durchschnittstemperatur (Tave) der Kupferplatte in der Temperaturverteilung in Kokillen-Breitenrichtung um mehr als 25°C aufgefunden wurden.
  • Auf diese Weise kann der Grad an Oberflächendefekten an der Bramme durch Überwachen der Durchschnittstemperatur (Tave) in der Temperaturverteilung in Kokillen-Breitenrichtung und durch Vergleichen der so überwachten Werte mit der repräsentativen Durchschnittstemperatur (Tave) der Kupferplatte bei der Strangabzugsgeschwindigkeit vorhergesagt werden. Zusätzlich kann durch Einstellen eines sowohl von der Verwendung als auch dem Grad des kaltgewalzten Coils abhängigen Grenzwerts die Bewertung der Notwendigkeit oder Nichtnotwendigkeit einer Korrektur erreicht werden. Für den Fall aus 47 wurde der Grenzwert der Differenz in der Durchschnittstemperatur (Tave) der Kupferplatte bei 25°C als Grenze für die Notwendigkeit und Nichtnotwendigkeit einer Korrektur festgelegt.
  • [Ausführungsform 4]
  • Zuerst wird eine Beschreibung der Ergebnisse der Beobachtungen zur Entfernung von Geräuschen, die aus Variationen der Luftspaltdistanz zwischen der Gießpulverschicht und der Kokillen-Kupferplatte sowie von Variationen der Dicke des Gießpulvers basierend auf gemessenen Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte bewirkt waren.
  • Es gibt sieben Variablen, die einen Einfluss auf die Variationen der Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte aufweisen: die Strangabzugsgeschwindigkeit, die Temperatur des Kühlwassers für die Kokille, die Dicke der Kokillen-Kupferplatte, die Temperatur des geschmolzenen Stahls in der Kokille, die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls entlang der Oberfläche der erstarrten Strangschale, die Luftspaltdistanz zwischen der Gießpulverschicht und der Kokillen-Kupferplatte sowie die Dicke des Gießpulvers. Unter diesen sieben Variablen verbleibt der Einfluss der Strangabzugsgeschwindigkeit bei einem bestimmten Niveau, sofern es die Kokillen-Breitenrichtung zur gleichen Zeit betrifft, so dass die Variable negiert werden kann. Die Temperatur des Kühlwassers und die Dicke der Kokillen-Kupferplatte variieren nicht signifikant während der Zeitdauer des Gießens, so dass der Einfluss dieser Variablen ebenso negiert werden kann. Die Variationen der Temperatur des geschmolzenen Stahls in der Kokille während des Gießens sind gering, so dass der Einfluss dieser Variable ebenso negierbar ist. Der Einfluss der Dicke des Gießpulvers und der Luftspaltdistanz ist signifikant, so dass diese Variationen bei der Bewertung der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls weggelassen werden sollten.
  • Die tatsächlichen Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte beinhalten die Variationen des Strömungsgeschwindigkeitsprofils, die Variation der Dicke der erstarrten Strangschale sowie die Variationen der Dicke des Gießpulvers. Um den Einfluss der Variationen der Dicke der erstarrten Strangschale und der Variationen der Dicke des Gießpulvers zu vermeiden, wenn die Intervalle der angeordneten Temperaturmesselemente in der Kokillen-Breitenrichtung erhöht wird, um die Raumauflösung der Temperaturverteilung zu verringern, variieren die Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte signifikant, um einen großen Fehler in den abgeschätzten Werten des Zustands des Stroms geschmolzenen Stahls an einem Ort zu verringern, wo die Intervalle der Temperaturmesselemente mit einer Vielzahl einer ganzzahligen Raumvariationswellenlänge der Variation der Dicke der erstarrten Strangschale und der Dicke der Gießpulverschicht übereinstimmen.
  • Zu diesem Zweck haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung die Intervalle der Variationen der Dicke der Gießpulverschicht sowie der Luftspaltdistanz basierend auf den Variationen der Dicke der erstarrten Strangschale an einer Bramme unter Verwendung einer Testvorrichtung für kontinuierliches Gießen sowie einer konventionellen Vorrichtung untersucht. Es ist bekannt, dass die Variationen der Dicke der erstarrten Strangschale einen signifikanten Einfluss auf die Dicke der Gießpulverschicht sowie die Luftspaltdistanz ausüben. Als Ergebnis hiervon wurde herausgefunden, dass die Intervalle der Variationen der Dicke der Gießpulverschicht sowie der Luftspaltdistanz einige zehn Millimeter betragen.
  • Ein Ende der refraktorischen Stange wurde in den Meniskus eingetaucht. Ein Strömungsmuster für den geschmolzenen Stahl wurde dazu verwendet, die Strömungsgeschwindigkeit des Geschwindigkeitssensor durch Messen der Kraft des geschmolzenen Stahlstroms, der auf die Lastzelle einwirkte, zu messen. Somit wurde das Profil des Stroms geschmolzenen Stahls entlang der Breitenrichtung der Kokille in der Nähe des Meniskus gemessen, um die Raumvariationswellenlänge des Strömungsgeschwindigkeitsprofils des geschmolzenen Stahls in der Kokille zu bestimmen. Die Messung des Profils des geschmolzenen Stahlstroms wurde an drei Niveaus der Kombination aus Strangabzugsgeschwindigkeit und Strangbreite ausgeführt. Tabelle 5 gibt die Gießbedingung für jede dieser drei Niveaus an. Die 48 bis 50 zeigen die Ergebnisse des bestimmten Profils der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls in der Nähe des Meniskus an jedem dieser drei Niveaus. In diesen Figuren kennzeichnet die "positive" Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls am Meniskus an der vertikalen Achse die Strömung von der kürzeren Seite der Kokille zum Tauchausguss hin, und der "negative" Strom kennzeichnet den umgekehrten Strom.
  • Tabelle 5
    Figure 00900001
  • Wie aus den 48 und 50 ersichtlich ist, beträgt die Wellenlänge des Profils der Strömungsgeschwindigkeit geschmolzenen Stahls in der Nähe des Meniskus entlang der Breitenrichtung der Kokille oder die Wellenlänge des hohen und niedrigen Niveaus der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls 1750 mm für das Niveau 1, 800 mm für das Niveau 2 und etwa 800 bis 1800 mm für das Niveau 3.
  • Somit wurde herausgefunden, dass die Intervalle der Raumvariationen des Stroms geschmolzenen Stahls von 100 mm zu einigen Tausend Millimeter variieren und dass die Intervalle der Variationen der Dicke der Gießpulverschicht und der Luftspaltdistanz einige zehn Millimeter betragen. Dementsprechend wurden die Variationen der Dicke der Gießpulverschicht und die Variationen der Luftspaltdistanz unter Anwendung des Phänomen weggelassen, dass die Intervalle der Raumvariation des geschmolzenen Stahlstroms signifikant größer als die Intervalle der Variationen der Dicke der Gießpulver- und der Luftspaltdistanz sind.
  • Das bedeutet, dass die gemessene Temperaturverteilung der Kokillen-Kupferplatte Variationsverschiebungen der Wärmeabfuhr bei einigen zehn Millimetern sowie eine Variationsverschiebung beinhalten, die von einigen hundert Millimeter zu einigen tausend Millimeter reicht und dass diese vom Stroms geschmolzenen Stahls bewirkt sind. Die Temperaturverteilung nach der Entfernung der Variationen von einigen zehn Millimeter weist nur die Variationen der Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte auf, die von dem Strom geschmolzenen Stahls bewirkt werden. Infolgedessen wird zumindest für den Fall, dass die feinen Variationen von 100 mm oder weniger, die von der Dicke der Gießpulverschicht und von der Luftspaltdistanz bewirkt werden, weggelassen werden, um die großen Variationen über die gesamte Form zu bewerten, eine Tiefpassfilterbehandlung aufgebracht, um die Variationswellenlängen von 100 mm oder weniger zu entfernen, und ebenso für die maximale Wellenlänge, um die Variationswellenlänge einer Hälfte oder weniger der Kokillenbreite zu entfernen.
  • Wenn die Raumfrequenz f des Stroms geschmolzenen Stahls durch f = 1/L (mm–1) definiert wird, wobei L die Variationswellenlänge (mm) ist, beträgt die notwendige abzuschneidende Raumfrequenz f zur Entfernung der Variationswellenlänge von 100 mm oder weniger als 0,01. Wenn die Kokillenbreite als W (mm) definiert wird, beträgt die abzuschneidende Raumfrequenz fc zur Entfernung der Variationswellenlängen von 1/2 oder weniger der Kokillenbreite W mehr als 2/W.
  • Auf diese Weise werden gemäß der vorliegenden Erfindung die Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte durch eine Vielzahl von Temperaturmesselementen gemessen, die in orthogonaler Richtung zur Strangabzugsrichtung angeordnet sind, und durch Anwenden einer Tiefpassfilterbehandlung in einem Bereich der abzuschneidenden Raumfrequenz fc von größer als 2/W bis kleiner als 0,01. Somit kann das von der Dicke des Gießpulvers und von der Luftspaltdistanz bewirkte Rauschen eliminiert werden. Da der Zustand des Stroms geschmolzenen Stahls in der Kokille auf Basis der Temperaturverteilung in der Kokille nach der Behandlung durch den Tiefpassfilter abgeschätzt wird, können die Variationen der Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte, die von den Variationen der Dicke der erstarrten Strangschale sowie von den Variationen der Dicke der Gießpulverschicht bewirkt wurden, eliminiert werden, um eine präzise Detektion des Zustands des Stroms geschmolzenen Stahls in der Kokille zu erlauben.
  • Da die Breite der Kokille endlich ist, kann der Einfluss des Abfalls der gemessenen Temperatur an jedem Ende der Kokillenbreite während der Tiefpassfilterbehandlung nicht negiert werden. Infolgedessen ist die Anwendung einer Tiefpassfilterbehandlung unter Verwendung von Datenserien, die durch Rückdopplung der Daten an jeder der beiden Kanten ausgedehnt sind, ein hoch effektives Verfahren für die Verwendung einer finiten Anzahl von Daten und die Abschätzungsgenauigkeit der Temperaturverteilung an der Kupferplatte wird verbessert. Insbesondere dann, wenn die injizierte Strömungsgeschwindigkeit von dem Tauchausguss hoch ist, tritt der austretende Strom auf die Kupferplatte an der kürzeren Seite der Kokille, um sich in einem aufwärts gerichteten Strom und einen abwärts gerichteten Strom aufzuteilen. Der aufwärts gerichtete Strom kehrt seine Strömungsrichtung am Meniskus zur Richtung von der Seite der kürzeren Seite der Kokille zu der Seite des Tauchausgusses hin um. Als Ergebnis hiervon wird eine hohe Temperatur an der Seite der kürzeren Seite der Kokille als Merkmal der Temperaturverteilung der Kupferplatte beobachtet. Um dieses Merkmal genau zu erfassen, ist es notwendig, die Temperaturreduktion an den Kanten der Kokillebreite effektiv zu entfernen.
  • Die durchschnittliche Raumbewegung ist ein Beispiel der Tiefpassfilterbehandlung. Dieses Verfahren ist einfach und das Verfahren wird vorzugsweise als Mittel verwendet, das Rauschen von den gemessenen Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte zu eliminieren, welche aus den Variationen der Spaltdistanz zwischen der Gießpulverschicht und der Kokillen-Kupferplatte sowie den Variationen der Dicke der Gießpulverschicht bewirkt wird.
  • In Bezug auf die durchschnittliche Raumbewegung wird dann, wenn die Temperaturmesspunkte der Kokillen-Kupferplatte in Reihe von einem Ende zum anderen Ende mit i = 1, 2, 3, ..., K (K ist der Temperaturmesspunkt am anderen Ende) nummeriert werden, die Temperatur Tn(ave) nach der Mittlung der Raumbewegung durch Gleichung (14) bei der Temperatur Tn am Temperaturmesspunkt i = N definiert.
  • Figure 00930001
  • Wobei L = (M – 1)/3 ist und die gemittelte, M eine ungerade Zahl ist.
  • Eine willkürliche kontinuierliche Funktion kann unter der Definition einer Fourier-Transformation als Sinuswellenreihe oder Gleichung (15) ausgedrückt werden.
    Figure 00930002
    wobei Φ = tan–1[(1 – cos2πfL)/sin2fL] ist.
  • Da die abgeschnittene Raumfrequenz fc eine Frequenz ist, die das Ergebnis von 1/√2 ergibt, kann die abgeschnittene Raumfrequenz durch Gleichung (16) unter Verwendung von Gleichung (15) ausgedrückt werden. (1/2πfcL) × [(2 – 2cos2πfcL)1/2 = 1/√2 (16)
  • Aus Gleichung (16) ergibt sich, dass fc × L = 0,443 ist.
  • Wenn die Anzahl von Mittlungspunkten M ist und das Intervall der benachbarten Temperaturmesselemente Δh ist, wird Gleichung (17) abgeleitet. fc × L = 0,443 = fc × M × Δh (17)
  • Im Falle, dass M der Minimalwert von 3 ist, um die Wellenbewegungen von weniger als 100 mm Variationsverschiebung auszuschließen, muss das Intervall Δh der benachbarten Temperaturmesselemente die nachfolgend angegebene Gleichung (18) erfüllen. In dem Fall, dass M der Minimalwert von 3 ist, muss zum Ausschließen der Wellenbewegungen von weniger als der Hälfte der Kokillenbreite W das Intervall Δh der benachbarten Temperaturmesselemente die im Folgenden angegebene Gleichung (19) erfüllen. Δh = 0,443/[(1/100 × 3] = 44,3/3 (18) Δh = 0,443/[(2/W) × 3] = 444,3W/6 (19)
  • Daher kann im normalen Betrieb die Zielwellenbewegung dann eliminiert werden, wenn das Intervall Δh (mm) der benachbarten Temperaturmesselemente im Bereich der nachfolgend angegebenen Gleichung (20) ist. 44,3/3 < Δh < 0,443W/6 (20)
  • Die Anzahl der Mittlungen M ist nicht notwendigerweise 3 und die Anzahl kann durch die nachfolgend angegebene Prozedur ausgewählt werden. Die Erregung R der Sinuswellen ergebenden Wellen, die von dem Durchschnitt der Raumbewegung bewirkt werden, wird durch Gleichung (21) ausgedrückt. R = (1/2πfτ) × [2 – 2cos(2πfτ)]1/2 (21)wobei π das Verhältnis des Umfangs eines Kreises zu dessen Durchmesser ist; f die Raumfrequenz der eine Sinuswelle ergebenden Welle ist, τ = M/fs ist; und fs die Raumfrequenz zwischen den eingesetzten Temperaturmesselementen in Kokillen-Breitenrichtung, die durch eine Teilung der Referenz-Kokillenbreite durch das Intervall der Temperaturmesselemente ausgedrückt wird.
  • Die Anzahl von Mittlungen M wird verändert und die Erregung M jeder Frequenz f der Sinuswellen ergebenden Welle wird durch Gleichung (21) berechnet, und somit wird die Anzahl von Mittlungen M, mit der die Erregung R des Frequenzbands des Profils des Stroms geschmolzenen Stahls, der gemessen werden soll, minimiert wird, und das Frequenzband der Variationen der Temperaturen der von den Variationen der Dicke der erstarrten Strangschale und den Variationen der Dicke der Gießpulverschicht bewirkten Variationen der Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte, welche Frequenz zu eliminieren ist, werden vollständig abgeschwächt. Auf diese Weise können Variationen der Dicke der erstarrten Strangschale und die Variationen der Dicke der Gießpulverschicht, die eine kürzere Wellenlänge als die Wellenlänge des Profils des Stroms geschmolzenen Stahls aufweisen, durch Mittlung der Raumbewegung unter Verwendung der gemittelten Anzahl M als adäquatem Wert eliminiert werden. Der Begriff "vollständig geschwächt" bedeutet den Zustand, dass der Wert nach der Erregung etwa ein Zehntel des Werts vor der Erregung wird, oder den Zustand, dass die Schwächung M um –10 dB beträgt, wobei die Schwächung M durch die dB-Einheit ausgedrückt wird.
  • Wie oben beschrieben, traten Variationen der Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte während des Gießens aus den Variationen der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls, von Variationen der Dicke des Gießpulvers und von Variationen der Dicke der Luftspaltdistanz auf. Die oben beschriebene Tiefpassfilterbehandlung wird ausgeführt, um das von der Dicke der Gießpulverschicht und der Luftspaltdistanz, die die Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte beeinflussen, bewirkte Rauschen zu eliminieren. Daher können dann, wenn der Wert nach der Tiefpassfilterbehandlung von dem gemessenen Wert der Temperatur der Kokillen-Kupferplatte subtrahiert wird, der Einfluss der Dicke der Gießpulverschicht und der Luftspaltdistanz auf die Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte in Kokillen-Breitenrichtung bestimmt werden.
  • Während des kontinuierlichen Gießens wird dann, wenn die Variationen der Dicke der Gießpulverschicht und die Variationen der Luftspaltdistanz zu einer ungleichmäßigen Wärmeabfuhr in der Kokille in Kokillen-Breitenrichtung führt, die Dicke der erstarrten Strangschale in Kokillen-Breitenrichtung ungleichmäßig und vertikale Risse treten an der Oberfläche der Bramme auf, um die Brammenqualität zu verringern. Darüber hinaus strömt dann, wenn die Dicke der erstarrten Strangschale extrem dünn wird, der geschmolzene Stahl direkt unterhalb der Kokille durch einen übermäßigen statischen Druck des geschmolzenen Stahls aus, was als Durchbruch bezeichnet wird.
  • Wie oben beschrieben, ist dann eine Online-Erfassung der Ungleichmäßigkeiten der Wärmeabfuhr in Kokillen-Breitenrichtung erhältlich, wenn der Wert nach der Tiefpassfilterbehandlung von der gemessenen Temperatur der Kokillen-Kupferplatte subtrahiert wird. Durch das Feedback eines so erfassten Ergebnisses zu den Gießbedingungen werden die Qualitätsverbesserung der Bramme und die Stabilität des Gießbetriebs sichergestellt.
  • Im Nachfolgenden wird die Beschreibung der Untersuchungen in Bezug auf die Optimierung der Datensammelintervalle angegeben.
  • Generell wird ein Computer dazu verwendet, die Temperaturverteilung an der Kokillen-Kupferplatte zu bestimmen und den Zustand des Stroms geschmolzenen Stahls von der so bestimmten Temperaturverteilung auf die Kokillen-Kupferplatte basierend auf den gemessenen Temperaturen, die von einer Vielzahl von Temperaturmesselementen gesammelt wurden, die an der rückwärtigen Fläche der Kokillen-Kupferplatte angeordnet sind, zu schätzen. Die Computer-Datenbearbeitung erfordert jedoch die Verwendung von über die Zeit verteilten Daten und nicht etwa von kontinuierlichen Daten im Hinblick auf den Systemaufbau des Computers.
  • Zu diesem Zweck verwendeten die Erfinder der vorliegenden Erfindung einen Magnetfeldgenerator mit beweglichem Magnetfeld, der an der rückwärtigen Fläche der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille platziert ist, welche an der kontinuierlichen Gießmaschine und der Temperaturmessvorrichtung für die Kokillen-Kupferplatte angeordnet waren, die im Folgenden beschrieben werden wird. Mit dem Magnetfeld-Generator variiert der Strom des geschmolzenen Stahls in der Kokille positiv zur Untersuchung der annähernden Zeit zum Abschluss der Variation des Stroms geschmolzenen Stahls. Zusätzlich wurde eine Untersuchung durchgeführt, die erlaubt, Dispersionszeitintervalle für die Datensammlung unter Verwendung der an der Kokillen-Kupferplatte angeordneten Temperaturmesselement zu klären, um die Variationen des Strömungszustands des geschmolzenen Stahls in der Kokille ohne Fehler zu detektieren.
  • Die Untersuchung wurde unter den nachfolgend angegebenen Gießbedingungen ausgeführt. Die Brammendicke betrug 220 mm. Die Brammenbreite betrug 1875 mm. Die Strangabzugsgeschwindigkeit war 1,6 m/min. Die Argongas-Injektionsrate in den Tauchausguss betrug 13 Nl/min. Die Magnetflussdichte des Magnetfeldgenerators mit beweglichem Magnetfeld wurde schrittweise von 0,03 auf 0,05 Tesla erhöht, dann schrittweise auf 0,03 Tesla nach einer bestimmten Zeitdauer abgesenkt. Durch die Dauer der sich verändernden Magnetflussdichte wurden die Variationen der Temperaturen der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille über die Zeit beobachtet. 51 zeigt die Ergebnisse. 51 zeigt die differentielle Zeitveränderung der Temperatur an der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille an jeder Position beabstandet vom Tauchausguss um: 731,5 mm, 798 mm, 864,5 mm in der rechten Hälfte sowie 864,5 mm in der linken Hälfte. Für alle diese Fälle wurde herausgefunden, dass die Übergangszeit der Temperaturveränderung an der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille an dem sich verändernden Magnetfluss etwa 60 Sekunden betrug.
  • Ähnliche Arten von Untersuchungen wurden unter verschiedenen Gießbedingungen ausgeführt, um die Übergangszeit der Temperaturveränderungen an der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille zu bestimmen. Die Ergebnisse sind in 52 als Histogramm zusammengefasst. 52 unterstellt, dass die Übergangszeit sich in einem Bereich von 60 bis 120 Sekunden verteilt. Dementsprechend werden das Dispersionszeitintervall zum Sammeln der Temperaturen durch die Temperaturmesselemente auf 60 Sekunden oder weniger eingestellt wird, die Variationen des Strömungszustands des geschmolzenen Stahls in der Kokille, die die Qualität beeinflussen, vollständig detektiert.
  • Wie oben bereits beschrieben, wird gemäß der vorliegenden Erfindung die Sammlung der Temperaturen durch die Temperaturmesselemente, die an der Kokillen-Kupferplatte angeordnet sind, in Intervallen von 60 Sekunden oder weniger ausgeführt und der Strömungszustand des geschmolzenen Stahls in der Kokille wird basierend auf den gesammelten Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte bei den Intervallen abgeschätzt. Als Ergebnis werden die Variationen des Strömungszustands des geschmolzenen Stahls in der Kokille, die die Qualität beeinflussen, vollständig und akkurat detektiert.
  • Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 53 ist eine schematische Zeichnung einer Querschnitts-Vorderansicht der Gießsektion einer kontinuierlichen Gießmaschine, die einen Weg zur Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Wie in 53 gezeigt, ist ein Tundish 313 oberhalb einer Kokille 304 platziert, die ein Paar von Kupferplatten 305 an der längeren Seite der Kokille sowie ein Paar von Kupferplatten 306 an der kürzeren Seite der Kokille umfasst, wobei das Paar von Kupferplatten 306 an der kürzeren Seite der Kokille zwischen das Paar von Kupferplatten 306 an der längeren Seite der Kokille eingesetzt ist und jedes der längeren Seiten und jede der kürzeren Seiten einander jeweils gegenüberstehen. Am Boden des Tundishs 313 ist eine obere Düse 318 platziert. Eine Gleitdüse 314 umfasst eine Fixierungsplatte 319, eine Gleitplatte 320 und eine Strömungsdüse 321 ist so platziert, dass sie mit der oberen Düse 318 verbunden ist. Darüber hinaus ist ein Tauchausguss 314 an der Bodenfläche der Gleitdüse 314 platziert und bildet somit ein Abstichloch 322 für den geschmolzenen Stahl vom Tundish 313 zur Kokille 304 aus.
  • Der geschmolzene Stahl 301, der aus einer Pfanne (nicht gezeigt) in einen Tundish 313 gegossen wurde, wird in die Kokille 304 als injizierter Strom 313 auf die Kupferplatte 306 an der kürzeren Seite der Kokille durch ein Injektionsloch 316 über das Abstichloch 317 des geschmolzenen Stahls injiziert, das an einem unteren Abschnitt des Tauchausgusses 315 platziert ist und in den geschmolzenen Stahls 301 in der Kokille 304 eingetaucht ist. Der geschmolzene Stahls 301 wird in der Kokille 304 abgekühlt, um eine erstarrte Strangschale 302 auszubilden, die dann nach unten von der Kokille 304 abgezogen wird, um eine Bramme zu werden. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Gießpulver 312 auf die Oberfläche des Meniskus 311 in der Kokille 304 aufgegeben.
  • Die obere Düse 318 ist aus einem porösen Stein gefertigt. Um eine Adhäsion von Aluminiumoxid auf der Wandoberfläche des Abstichlochs 322 für geschmolzenen Stahl zu verhindern, wird Argongas in das Abstichloch 322 für geschmolzenen Stahl durch die obere Düse 318 über eine Argonleitung (nicht gezeigt) eingeführt. Das eingeführte Argongas tritt in die Kokille 304 zusammen mit dem geschmolzenen Stahl 301 über den Tauchausguss 315 und das Injektionsloch 316 ein, verläuft durch den geschmolzenen Stahl 301 in der Kokille 304, um zu einem Meniskus 311 aufzusteigen, durchläuft dann ein Gießpulver 312, das auf dem Meniskus 311 aufgegeben wurde, um sich in der Atmosphäre zu verteilen.
  • Auf der rückwärtigen Fläche der Kupferplatte 305 an der längeren Seite der Kokille ist eine Vielzahl von Löchern entlang einer Linie in Breitenrichtung der Kupferplatte 305 an der längeren Seite der Vermittlung orthogonal zur Richtung des Strangabzugs unterhalb des Meniskus in Strangabzugsrichtung eingebohrt. Diese Löcher dienen als Messpunkte 307, um die Temperaturen der Kupferplatte 305 an der längeren Seite der Kokille zu messen. Ein Temperaturmesselement 303 wird in jeden der Messpunkte 307 eingesetzt und berührt den Boden des Lochs an der Kupferplatte 305. Mit diesem Aufbau können die Temperaturen der Kupferplatte, die mit der gesamten Breite der Kokille übereinstimmt, gemessen werden. Wenn die Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte von einem Tiefpassfilter bearbeitet werden müssen, muss das Intervall zwischen benachbarten Messpunkten notwendigerweise in einem Bereich von 44,3/3 = 14,8 mm bis 0,443 × [Kokillebreite (mm)]/6 liegen. Vorzugsweise liegt die Distanz zwischen dem Meniskus 311 und dem Messpunkte 307 in einem Bereich von 10 bis 13 mm in Strangabzugsrichtung. In dem Bereich von weniger als 10 mm Distanz vom Meniskus 311 steigt die Temperatur der Kokillen-Kupferplatte an und sinkt aufgrund von Veränderungen des Meniskus während des Gießens ab, so dass die Variationen der Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte, die von dem Strom geschmolzenen Stahls bewirkt werden, nicht akkurat erfasst werden können. An Positionen unterhalb von 135 mm Abstand vom Meniskus 311 reduziert die sich entwickelnde erstarrte Strangschale 302 die Variationen der Temperaturen der Kupferplatte, die keine genaue Messung ergeben können. Darüber hinaus wird bevorzugt, dass die Distanz zwischen der Oberfläche der Kupferplatte 305 an der längeren Seite der Kokille an der Seite zum geschmolzenen Stahl hin sowie der Spitze des Temperaturmesselements 303 nicht mehr als 16 mm beträgt, um die Variationen der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls zu jedem Zeitpunkt genau erfassen zu können.
  • Das andere Ende des Temperaturmesselements 303 ist mit einem Nullpunkt-Kompensator 308 verbunden. Die Signale über die elektromotorischen Kräfte, die vom Temperaturmesselement 303 erzeugt wurden, treten in einen Konverter 309 über den Nullpunkt-Kompensator 308 ein, wo die Signale in Bezug auf die elektromotorische Kraft in laufende Signale übertragen werden, die dann in einen Datenanalysator 310 eintreten. Der Datenanalysator 310 hat die Funktion zur Berechnung der durchschnittlichen Raumbewegung unter Verwendung von beispielsweise der oben beschriebenen Gleichung (20). Um eine direkte Abkühlung der Spitze des Temperaturmesselements 303 zu verhindern, welche der Kontakt für die Temperaturmessung ist, durch das (nicht gezeigte) Kühlwasser, das in der Form 304 strömt, wird der Temperaturmesspunkt 307 von dem Kühlwasser mittels eines Abdichtmaterials isoliert. Jede Art von Temperaturmesselement 303 kann angewendet werden, wie etwa ein Thermoelemente oder ein Widerstands-Thermometer, sofern die Genauigkeit ±1°C oder höher ist.
  • Der Datenanalysator 310 liest unterbrochen in Intervallen von 60 Sekunden oder weniger die Temperaturdaten der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille ab, die vom Konverter 309 übermittelt wurden, leitet die durchschnittliche Raumbewegung der ausgelesenen Daten an jedem der Messpunkte 307 unter Verwendung der Gleichung (20) ab und zeigt die Verteilung der Temperaturen Tn(ave) nach Anwendung der durchschnittlichen Raumbewegung in der Kokillen-Breitenrichtung auf dem (nicht gezeigten) Monitor an oder zeigt das Strömungsmuster des geschmolzenen Stahls an, das auf Basis der vorab definierten Temperaturverteilung der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille definiert wurde. Die gemittelte Anzahl M in Gleichung (20) ist ein optimaler Wert, der vorab unter Beachtung der Frequenz des Profils der Strömungsgeschwindigkeit geschmolzenen Stahls eingegeben wurde.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Detektion des Strömungszustands geschmolzenen Stahls 301 in der Kokille das Rauschen von Variationen der Dicke der erstarrten Strangschale und der Variationen der Dicke der Gießpulverschicht eliminieren und kann die Variationen des Stroms akkurat und vollständig aufgrund der Optimierung der Datensammelintervalle detektieren. Darüber hinaus ist dann, wenn der Strom geschmolzenen Stahls durch Zurückführung des detektierten Strömungsmusters des geschmolzenen Stahls zu den Gießbedingungen wie etwa der Strangabzugsgeschwindigkeit und der Argongas-Injektions-Strömungsrate zum Abstichloch 322 erfolgt die Feedback-Steuerung aufgrund der hohen Genauigkeit der detektierten Information prompt und optimal.
  • Der oben beschriebene Modus der vorliegenden Erfindung verwendete eine lineare Anordnung der Temperaturmesselemente 303 an der Kupferplatte 305 an der längeren Seite der Kokille in deren Breitenrichtung. Die Temperaturmesselemente 303 können in einer Vielzahl von Reihen in der Gießrichtung angeordnet sein oder sie können an beiden Kupferplatten 305 an der längeren Seite der Kokille angeordnet sein. Es gibt ein Temperaturmesselement 303 an der Kupferplatte an der kürzeren Seite der Kokille. Die Temperaturmesselemente 303 können jedoch auch an der Kupferplatte 306 an der kürzeren Seite der Kokille angeordnet sein. Das Verfahren zur Injizierung von Argongas ist nicht auf das oben Beschriebene beschränkt und Argongas kann ebenso von der Gleitdüse 314 und dem Tauchausguss 315 injiziert werden.
  • [Beispiel 1]
  • Beispiel 1 ist ein Beispiel der Abschätzung der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls unter Verwendung einer kontinuierlichen Brammengießmaschine und der Temperaturmessvorrichtung für eine Kokillen-Kupferplatte, wie sie in 53 angegeben ist. Die verwendete kontinuierliche Gießmaschine ist eine Maschine des vertikalen und Biegetyps mit einer 3 Meter langen vertikalen Sektion, welche Brammen von maximal 2100 mm Breite produziert. Tabelle 6 zeigt die Spezifikationen der verwendeten kontinuierlichen Gießmaschine.
  • Alumel-Chromel (JIS Thermoelement K) wurde als Temperaturmesselement verwendet. Die Distanz zwischen der Oberfläche der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille an der Seite zum geschmolzenen Stahl hin und der Spitze des Thermoelements (Temperaturmesskontakt) wurde auf 13 mm festgelegt. Das Intervall zwischen benachbarten Thermoelementen wurde auf 66,5 mm festgelegt. Die Distanz vom Meniskus wurde auf 50 mm eingestellt. Die Thermoelemente wurden entlang der Kokillen-Breitenrichtung über einen Bereich von 2100 mm eingesetzt. Somit wurde eine Bramme mit einer Dicke von 220 mm und einer Breite von 1700 mm unter den Gießbedingungen von 2,1 m/min Strangabzugsgeschwindigkeit und 10 Nl/min Argongas-Injektionsrate vergossen.
  • Tabelle 6
    Figure 01030001
  • 54 zeigt die Temperaturverteilung in Kokillen-Breitenrichtung basierend auf den unbearbeiteten Daten der Temperaturen der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille, wie sie unter den Gießbedingungen gesammelt wurden. Die Temperaturverteilung beinhaltet kurze Wellenlängenvariationen, die vermutlich aus den Variationen der Dicke der erstarrten Strangschale und den Variationen der Dicke der Gießpulverschicht herrührten. Die horizontale Achse kennzeichnet die Positionen in Kokillen-Breitenrichtung und gibt das Zentrum der Kokillenbreite am Zentrum der Achse mit "0 mm" an. Das Negativzeichen kennzeichnet die linke Hälfte der Kokille und das positive Zeichen kennzeichnet die rechte Hälfte der Kokille (im Anschluss wird der gleiche Ausdruck angewendet, um auf die Position der Kokillen-Breitenrichtung hinzuweisen).
  • Die durchschnittliche Raumbewegung wurde auf die in 54 gezeigte Temperaturverteilung angewendet. Zuerst wurde die gemittelte Anzahl M in der nachfolgend angegebenen Prozedur bestimmt. Die Kokillenbreite, die die Basis zur Bestimmung der Raumfrequenz f der die Sinuswellen bildenden Wellen bestimmen, sowie die Raumfrequenz fs der eingesetzten Intervalle der Temperaturmesselemente wurde auf eine maximale Breite von 2100 mm festgelegt. Die gemittelte Anzahl M wurde auf drei Niveaus 3, 5 und 7 verändert. Somit wurde die Erregung R der die Sinuswellen bildenden Wellen berechnet. 55 zeigt das Ergebnis. Wie in 55 gezeigt, induziert die Veränderung der gemittelten Anzahl M eine Differenz in der Erregung R der die Sinuswellen bildenden Wellen mit einer Wellenlänge von 100 mm oder weniger.
  • In diesem Beispiel weisen die die Sinuswellen bildenden Wellen nahezu eine Wellenlänge von 200 mm auf, welche vermutlich von den Variationen der Dicke der erstarrten Strangschale und den Variationen der Gießpulverschicht herrühren und eliminiert werden sollen, und die die Sinuswellen bildenden Wellen weisen in etwa Wellenlängen von etwa 800 bis 1800 mm auf, welche vermutlich mit dem Strömungsgeschwindigkeitsprofil des geschmolzenen Stahls korrespondieren und aufrecht erhalten werden sollen. Wenn 55 unter diesem Gesichtspunkt untersucht wird, beträgt die gemittelte Anzahl M zum Zeitpunkt der Erregung R der Wellenlänge von etwa 200 mm 3. Somit wurde die adäquate gemittelte Anzahl M mit 3 angesehen. Für den Fall, dass die gemittelte Anzahl 5 und 7 ist, kann das Strömungsgeschwindigkeitsprofil des geschmolzenen Stahls signifikant geschwächt werden, was inadäquat ist. Daher wurde entschieden, dass die gemittelte Anzahl M 3 ist.
  • 56 zeigt die Temperaturverteilung der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille in Breitenrichtung nach Anwendung der durchschnittlichen Raumbewegung auf die Temperaturverteilung aus 54 unter Heranziehung der gemittelten Anzahl M als 3. Wie in 56 gezeigt, liegt keine Variation der kurzen Wellenlänge vor, die in 54 überwacht wurde, so dass die Variationen der Temperatur, die nur von dem Strömungsgeschwindigkeitsprofil des geschmolzenen Stahls bewirkt wird, ausgedrückt werden kann.
  • [Beispiel 2]
  • Die gleich wie in Beispiel 1 verwendete kontinuierliche Gießmaschine wurde auch für das Gießen von Brammen mit einer Dicke von 250 mm und einer Breite von 1500 mm unter den Gießbedingungen von 2,0 m/min Strangabzugsgeschwindigkeit und 10 NL/min Argongas-Injektionsrate verwendet. Alumel-Chromel (JIS Thermoelement K) wurde als Temperaturmesselement verwendet. Die Distanz zwischen der Oberfläche der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille zur Seite des geschmolzenen Stahls hin und der Spitze des Thermoelements (Temperaturmesselement) wurde auf 13 mm eingestellt. Das Intervall zwischen benachbarten Thermoelementen wurde auf 50 mm festgelegt. Die Distanz vom Meniskus wurde auf 50 mm eingestellt. Die Thermoelemente wurden entlang der Kokillen-Breitenrichtung über deren gesamte Breite eingesetzt.
  • 57 zeigt die so gesammelten nicht bearbeiteten Daten der Temperaturverteilung über die Kupferplatte während des Gießens. Die nicht bearbeiteten Daten zeigen die Variationen der Wellenlängen von 100 mm (zweimal die eingesetzten Intervalle) oder mehr an. Die durchschnittliche Raumbewegung wurde als Tiefpassfilter verwendet. Die 58 bis 60 zeigen die durch die gemittelte Anzahl M von 3, 7 bzw. 9 bearbeiteten Temperaturverteilungen an. Für die gemittelte Anzahl M von 7 beträgt die abgeschirmte Raumfrequenz fc 0,00123 und die Wellenlänge beträgt 790 mm. Für die gemittelte Anzahl M von 9 beträgt die abgeschirmte Raumfrequenz fc 0,001 und die Wellenlänge beträgt 1,015 mm.
  • Im Falle keiner Tiefpassfilterbehandlung tritt, obwohl kein Merkmal auf den ersten Blick erfasst wird, ein starker Strom in der Nähe einer kürzeren Seite der Kokille als Hochtemperatur auf, die von der starken Injektionsrate bei M = 3 bewirkt wurde, wie dies in 58 gezeigt ist. Zum gleichen Zeitpunkt wird ein ansteigender Strom nahe dem Tauchausguss beobachtet, der von den Argongasbläschen bewirkt wird, sowie eine hohe Temperatur nahe dem zentralen Abschnitt. Wenn M 7 beträgt, wird dieses Merkmal einigermaßen unklar, wie es in 59 gezeigt wird, obwohl die Temperatur nahe der kürzeren Seite und nahe dem zentralen Abschnitt hoch wird. Wenn M 9 beträgt, wird, wie dies in 60 gezeigt ist, die Temperaturverteilung über die gesamte Breite flach und zeigt keine Ausprägung. Infolgedessen wurde herausgefunden, dass die abgeschnittene Wellenlänge des Filters vorzugsweise in einem Bereich von 100 mm bis zu einer Kokillenbreite (W)/2 (= 750 mm) beträgt.
  • [Beispiel 3]
  • Die gleich kontinuierliche Gießmaschine und die gleichen Gießbedingungen wie diejenigen in Beispiel 2 wurden verwendet. Die Intervalle der eingesetzten Thermoelemente wurden bei 50, 100 und 150 mm ausgewählt. Die durchschnittliche Raumbewegung wurde für die Tiefpassfilterbehandlung verwendet. Die Behandlung wurde bei einer minimalen gemittelten Anzahl M = 3 ausgeführt. 58 zeigt die Temperaturverteilung in dem Fall, dass die Thermoelemente bei Intervallen von 50 mm eingesetzt waren. 61 zeigt die Temperaturverteilung für den Fall, dass die Thermoelemente bei einem Intervall von 150 mm eingesetzt waren.
  • Die mit jedem eingesetzten Intervall für den Fall von M = 3 korrespondierende abgeschnittene Wellenlänge beträgt 340, 680 sowie 1015 mm für die Intervall von 50, 100 bzw. 150 mm. Wie in 62 gezeigt, ergibt für den Fall eines Intervalls von 150 mm die Tiefpassfilterbehandlung eine flache Temperaturverteilung, die nicht das Merkmal der Temperaturverteilung erfassen kann. Aus diesen Erkenntnissen wurde abgeleitet, dass die Intervalle der eingesetzten Thermoelemente durch 0,443/(3 × f) mm definiert sind und dass sie maximal nicht höher als 0,443 × [Kokillenbreite (W)]/6 mm (110 mm für den Fall von 1.500 mm) liegen.
  • [Beispiel 4]
  • Die gleiche kontinuierliche Gießmaschine sowie die gleiche Temperaturmessvorrichtung wie diejenige in Beispiel 2 wurden verwendet. Ebenso wurden die gleichen Gießbedingungen wie die in Beispiel 2 für das Gießen angewendeten verwendet. 63 zeigt den Fall, dass die durch Doppelrückprüfung verlängerten Daten beider Kanten der Kokillenbreite verwendet wurde, und dass die mittlere Raumbewegung bei M = 7 angewendet wurde. 63 wurde mit 59 verglichen, die keine Doppelrückführung der Daten durchführte. Im Fall der Doppelrückführung der Daten wird das Merkmal nicht bearbeiteter Daten an den Kanten der Kokillenbreite ausgedrückt und ergibt somit eine genauere Bewertung der Temperaturverteilung.
  • [Beispiel 5]
  • Die gleiche kontinuierliche Gießmaschine und die gleiche Temperaturmessvorrichtung wie die in Beispiel 2 wurden verwendet. Eine Bramme mit einer Dicke von 220 mm und einer Breite von 1550 mm wurde unter den Bedingungen von 2,0 m/min Strangabzugsgeschwindigkeit und 10 Nl/min Argongas-Injektionsrate vergossen. In diesem Beispiel wurde ein Magnetfeld-Generator mit sich bewegenden Magnetfeld an der rückwärtigen Fläche der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille installiert und somit wurde ein sich bewegendes Magnetfeld in der Richtung aufgebracht, um den vom Tauchausguss injizierten Injektionsstrom zu berechnen.
  • Während des Gießens wurden die gemessenen Temperaturen der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille bei Intervallen von 1 Sekunde von Datenanalysator gesammelt. In diesem Beispiel wurden zur Veränderung der Intervalle der Aufnahme von Daten der Temperatur der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille die durch den Datenanalysator gesammelten Daten weiter ur Datensammlung und zur Analyse durch einen PC bei Intervallen von fünf Niveaus übermittelt: 1, 5, 10, 60 und 240 Sekunden. die Datenübertragung von dem Datenanalysator wurde durch eine TCP/IP-Prozedur vorgegeben. Der Datensammel- und Analyse-PC war ein PC üblicher Art mit einem 200 MHz CPU-Clock und einem RAM-Speicher mit 128 MB.
  • Wenn der Guss während des Gießens 165 m erreicht hatte, wurde der magnetische Fluss des Magnetfeld-Generators mit sich bewegendem Magnetfeld schrittweise von 0,125 Tesla auf 0,145 Tesla erhöht. Die Variationen der Temperaturen an der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille während der stufenweisen Veränderungen des magnetischen Flusses wurden an den oben beschriebenen fünf Niveaus von Intervallen überwacht. Die Differenz zwischen diesen erhaltenen Daten wurde geprüft. Die 64 bis 68 zeigen die Zeitsequenzveränderung der Temperatur der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille an jedem der Datenaufnahmeintervalle von 1, 5, 10, 60 und 240 Sekunden am Datensammel- und Analyse-PC.
  • Wie in den 64 bis 68 gezeigt, können sowohl die Temperaturvariationen für die kürzeste Datensammelzeit von 1 Sekunde als auch die für die längste Datensammelzeit von 60 Sekunden die Variationen der Temperatur der Kupferplatte an der längeren Seite der Form, die mit den Variationen des magnetischen Fluss des Magnetfeld-Generators mit sich bewegenden Magnetfeld verbunden waren, recht genau erfasst werden. Für den Fall von 240 Sekunden als Datensammelintervall wurden jedoch die Temperaturvariationen an der Kupferplatte an der längeren Seite der Form langsam und genaue Temperaturvariationen konnten nicht mehr erfasst werden. Die in den 64 bis 68 gezeigten Daten sind die am Messpunkt bei einer Distanz von 665 mm rechts vom Zentrum der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille gemessenen Temperaturen.
  • [Beispiel 5]
  • Die gleiche kontinuierliche Gießmaschine und die gleiche Temperaturmessvorrichtung wie die in Beispiel 2 wurden verwendet. Die Bramme hatte eine Dicke von 250 mm und eine Breite von 1400 bis 1800 mm und wurde unter den Bedingungen von 10 Nl/min Argongas-Injektionsrate und 2,0 m/min Strangabzugsgeschwindigkeit vergossen.
  • Eisensulfid wurde während des Gießens zur Bramme hinzugegeben. Die Dicke der erstarrten Strangschale wurde an 30 Punkten an jedem Querschnitt basierend auf der Schwefelverteilung bestimmt und die Standardabweichung (σ) wurde abgeleitet.
  • Die gemessenen Daten der Temperaturen an der Kokillen-Kupferplatte wurden verarbeitet, um die durchschnittliche Raumbewegung bei 3 als gemittelte Anzahl M zu bestimmen. An jedem Messpunkt wurde der vom Wert Tn(ave) subtrahierte Wert nach der gemittelten Raumbewegung vom gemittelten Wert (Ti) (Di = Ti – Tn(ave)) auf Online-Basis abgeleitet. Wie in Gleichung (22) gezeigt, wurde der Durchschnitt des absoluten Werts (Di) in Kokillen-Breitenrichtung (D0) als repräsentativer Wert der Ungleichmäßigkeit der Wärmefreigabe in der Kokille berechnet.
    Gleichung (22) einfügen
  • 69 zeigt die Beziehung zwischen dem so abgeleiteten Durchschnittswert (D0) in Kokillen-Breitenrichtung und der Standardabweichung (σ) der Dicke der erstarrten Strangschale, die aus der Schwefelverteilung abgeleitet wurde. Wie die Figur zeigt, weisen beide Variablen eine lineare Beziehung zueinander auf und zeigen die Ungleichmäßigkeit der Wärmewidergabe in der Kokille bei hoher Genauigkeit. Eine Online-Bewertung der Ungleichmäßigkeit der Wärmewidergabe stellt eine indirekte Vorhersage der daraus resultierenden Ungleichmäßigkeit der erstarrten Strangschale zur Verfügung.
  • Ausführungsform 5
  • Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist, den Zustand des Stroms geschmolzenen Stahls in einer Kokille auf Echtzeit-Basis unabhängig von der Datenbasis für die Abschätzung zu erfassen, um den Zustand des Stroms geschmolzenen Stahls auf der erfassten Information adäquat zu steuern. Ein Sensor ist zum Erfassen des Stroms geschmolzenen Stahls in der Kokille für das kontinuierliche Gießen auf Echtzeit-Basis erforderlich. Zu diesem Zweck platzierten die Erfinder der vorliegenden Erfindung verschiedene Einheiten von Temperaturmesselementen an der rückwärtigen Fläche der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille in deren Breitenrichtung. Der Konvektionswärmeübergangskoeffizient zwischen dem geschmolzenen Stahl in der Kokille und der erstarrten Strangschale verändert sich in Reaktion auf den Strom des geschmolzenen Stahls in der Kokille, somit die Magnitude des Wärmestroms, der vom geschmolzenen Stahl zum Kühlwasser für die Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille durch die Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille fortschreitet. Dementsprechend kann dann, wenn die Temperaturen an der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille überwacht werden, der Zustand des Stroms geschmolzenen Stahls in der Kokille überwacht werden. Da die Temperaturmesselemente nicht direkt den geschmolzenen Stahl berühren, können sie die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls in der Kokille immer während einer Zeitdauer detektieren, solange die Elemente dauerhaft sind und solange die Kokille in der kontinuierlichen Gießmaschine vorliegt.
  • Gemäß der Offenbarung der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 109145(1998) kann das Strömungsmuster des geschmolzenen Stahls in der Kokille in drei Muster klassifiziert werden, nämlich A, B und C durch Variation von vier Variablen: die Kokillengröße, die Strangabzugsgeschwindigkeit, die Argongas-Injektionsrate in den Tauchausguss sowie die Intensität des Magnetfelds zum Steuern des Stroms geschmolzenen Stahls. Somit befasst sich die japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. 109145(1998) mit diesen vier Variablen als Zielgießbedingungen und misst das Strömungsmuster des geschmolzenen Stahls in der Kokille vorab unter einer Vielzahl von Gießbedingungen, die diese Variablen umfassen, um das Strömungsmuster des geschmolzenen Stahls in der Kokille unter individuellen Gießbedingungen basiernd auf dem gemessenen Ergebnis abzuschätzen und somit die Intensität des auf den Injektionsstrom aufzubringenden Magnetfelds oder die Argongas-Injektionsrate zum Tauchausguss einzustellen, um das Muster B des Strömungsmusters zu erhalten. Das Muster A ist das Muster, das nach oben und nach unten gerichtete Zweigströme umfasst, nachdem der Injektionsstrom die erstarrte Strangschale an der Seite der kürzeren Seite der Kokille erreicht hat, und am Meniskus einen Strom ausbildet, der auf die erstarrte Strangschale an der Seite der kürzeren Seite der Kokille gerichtet ist. Das Muster B ist das Muster, in dem der vom Tauchausguss kommende injizierte Strom nicht die erstarrte Strangschale an der Seite der kürzeren Seite der Kokille erreicht und sich zwischen dem Injektionsloch und der erstarrten Strangschale an der Seite der kürzeren Seite der Kokille auflöst. Das Muster C ist dasjenige Muster, das einen nach oben gerichteten Strom nahe dem Tauchausguss aufweist und am Meniskus einen Strom aufweist, der von dem Tauchausguss auf die kürzere Seite der Kokille gerichtet ist. Vom Gesichtspunkt der Erzeugung von Defekten, die aus Gießpulver in den Produkten herrühren, ist das Muster B das aus diesen drei Mustern am meisten bevorzugte Muster.
  • Infolgedessen wird zur Gewährleistung der Produktqualität und insbesondere zur Minimierung der Einschlüsse durch Einbinden von Gießpulver in das Produkt am meisten bevorzugt, dass das Strömungsmuster des geschmolzenen Stahls in der Kokille zum Muster B wird. Zu diesem Zweck maßen die Erfinder der vorliegenden Erfindung die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls am Meniskus in einem Zustand des Musters B des Stroms geschmolzenen Stahls in der Kokille unter Verwendung der in den später angegebenen Beispielen beschriebenen kontinuierlichen Gießmaschine und unter den Gießbedingungen von 220 mm Dicke und 1600 mm Breite der Bramme, 1,3 m/min Strangabzugsgeschwindigkeit, 10 Nl/min Argongas-Injektionsrate zum Tauchausguss sowie 260 mm Eintauchtiefe des Tauchausgusses. Die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls wurde durch das Verfahren des Eintauchens refraktorischer Stangen in den Meniskus gemessen, um den Ablenkungswinkel der refraktorischen Stange zu bestimmen, der vom Strom geschmolzenen Stahls herrührte (im Anschluss als "Eintauchstangen-Strömungsgeschwindigkeitsmesser für geschmolzenen Stahl am Meniskus" bezeichnet).
  • Das Ergebnis ist in 70 gezeigt. Wie in 70 gezeigt, ist die Verteilung der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls am Meniskus nahezu symmetrisch am Zentrum der Breite der Kokille, die Differenz der absoluten Werte der Strömungsgeschwindigkeit in der Breite der Kokille ist gering.
  • Das positive Zeichen der Strömungsgeschwindigkeit an der vertikalen Achse der Figur ist der Strom von der kürzeren Seite der Kokille zum Tauchausguss hin und das negative Zeichen der Strömungsgeschwindigkeit bedeutet den Strom in umgekehrter Richtung. Die horizontale Achse der Figur kennzeichnet die Position in Breitenrichtung der Kokille. Der Punkt "0 mm" am Zentrum der horizontalen Achse ist das Zentrum der Breite der Kokille oder der Ort des Tauchausgusses. Das negative Zeichen kennzeichnet die linke Hälfte der Kokille und das positive Zeichen kennzeichnet die rechte Hälfte der Kokille. (Im Anschluss wird die gleiche Anzeige angegeben, um die Position in Kokillen-Breitenrichtung auszudrücken).
  • Basierend auf den oben beschriebenen Reaktionseigenschaften der Temperatur der Kupferplatte zum Strom des geschmolzenen Stahls sollte die Temperaturverteilung der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille zu diesem Zeitpunkt flach und symmetrisch in der rechten und der linken Hälfte zueinander sein. Tatsächlich wird die Temperaturverteilung an der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille beim Muster B wie in 71 dargestellt. Wie aus 71 ersichtlich ist, ist die Temperaturverteilung beim Muster B nahezu symmetrisch in der rechten und der linken Hälfte der Kokille und ergibt eine flache Verteilung mit kleinen Unterschieden zwischen den maximalen und minimalen Werten. Die Messung der Temperaturverteilung beim Muster B wurde unter verschiedenen Gießbedingungen ausgeführt. Die Messung ergab, dass die Temperaturverteilung der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille beim Muster B eine vergleichsweise flache Verteilung mit nicht mehr als 12°C Temperaturdifferenz zwischen den maximalen und minimalen Werten ergibt, und dass im Hinblick auf die Symmetrie der rechten und der linken Hälfte der Kokille die Differenz der Temperatur der Kupferplatte an symmetrischen Positionen zum Zentrum der Kokillenbreite nicht mehr als 10°C betrug.
  • Da die vorliegende Erfindung die Differenz zwischen den maximalen und den minimalen Werten in der Temperaturverteilung der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille in deren Richtung auf 12°C festlegt und darüber hinaus vorzugsweise die Differenz der Temperatur der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille in deren Breitenrichtung zwischen symmetrischen Positionen zum Tauchausguss in der rechten und der linken Hälfte der Kokille auf 10°C oder weniger eingeregelt wird. Somit wird der Stroms des geschmolzenen Stahls in der Kokille auf das Muster B hin eingeregelt und die Produktqualität wird verbessert.
  • Als ein Element zur Steuerung des Stroms geschmolzenen Stahls in dieser Art von Steuerung stellt die vorliegende Erfindung eine oder mehrere Variable ein: die Intensität des magnetischen Felds des Magnetfeld-Generators, die Strangabzugsgeschwindigkeit, die Eintauchtiefe des Tauchausguss es sowie die Argongas-Injektionsrate am Tauchausguss.
  • In dem Fall, dass das vom Magnetfeld-Generator erzeugte magnetische Feld ein statisches ist, unterliegt der Strom geschmolzenen Stahls in der Kokille einer Unterbrechungskraft durch die Lorentz-Kraft. Wenn das vom Magnetfeld-Generator erzeugte magnetische Feld ein dynamisches ist, wird der geschmolzene Stahl in der Kokille in Bewegungsrichtung des magnetischen Felds angetrieben und der erregte Strom geschmolzenen Stahls steuert den Strom des geschmolzenen Stahls in der Kokille. Diese Art von Magnetfeld-Generator kann die Intensität des Magnetfelds sofort durch unverzügliche Veränderung der zugeführten Energie variieren. Dementsprechend wird die Steuerung des Stroms geschmolzenen Stahls wiederum auf die Variationen des Stroms geschmolzenen Stahls in der Kokille, die durch die Temperaturmesselemente in zeitlicher Reihenfolge gemessen wurden, möglich. Da der Magnetfeld-Generator nicht direkt den geschmolzenen Stahl berührt und da die Dauerhaftigkeit hiervon im Betrieb vorteilhaft ist, kann das magnetische Feld zu jeder Zeit während der Dauer der Befestigung der Form an der kontinuierlichen Gießmaschine auf den geschmolzenen Stahl angewendet werden.
  • Die Einstellung der Strangabzugsgeschwindigkeit kann die Geschwindigkeit des vom Tauchausguss injizierten Injektionsstroms einstellen, so dass der Strom des geschmolzenen Stahls in der Kokille gesteuert werden kann. Die Einstellung der Eintauchtiefe des Tauchausguss erhöht die Position, an der der injizierte Strom gegen die erstarrte Strangschale an der kürzeren Seite der Kokille auftrifft oder senkt diese ab. Die Veränderung der Auftreffposition führt zur Einstellung der Distanz zwischen der Auftreffposition und dem Meniskus. Das bedeutet, dass der Strom geschmolzenen Stahls auf die erstarrte Strangschale an der kürzeren Seite der Kokille auftrifft, sich dann der Strom geschmolzenen Stahls zu einer Aufwärtsrichtung abzweigt und somit die Erregung des abgezweigten nach oben gerichteten Stroms bis zum Erreichen des Meniskus eingestellt wird. Als Ergebnis hiervon kann der Strom des geschmolzenen Stahls in der Kokille gesteuert werden. Das in den Tauchausguss injizierte Argongas tritt aus dem Ausguss aus, um nahe dem Ausguss anzusteigen, während ein nach oben gerichteter Strom in den geschmolzenen Stahl induziert wird. Infolgedessen steuert die Einstellung der Argongas-Injektionsrate den Stroms geschmolzenen Stahls in der Kokille. Die Eintauchtiefe des Tauchausgusses, die in der vorliegenden Erfindung bezeichnet wird, kennzeichnet die Distanz zwischen dem oberen Ende des Injektionslochs des Tauchausgusses und dem Meniskus.
  • Wie oben bereits beschrieben, kann der Strom geschmolzenen Stahls in der Kokille basierend auf der Temperaturverteilung der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille gesteuert werden. Die Temperatur der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille, die von den Temperaturmesselementen gemessen wird, variiert ebenso mit der Dicke der Kupferplatte, der Temperatur und der Strömungsrate des Kühlwassers für die Kokille und anderer Variablen. Darüber hinaus kann die Steuerung des Stroms geschmolzenen Stahls in der Kokille durch Bestimmen der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls in der Kokille basierend auf den Temperaturen der Kupferplatte in der Kokille unter Verwendung eines Wärmeübergangsmodells sowie durch Eliminieren der Gründe für die variierenden Temperaturen der Kokille der Kupferplatte, die sich von der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls unterscheiden, ausgeführt werden. Das Verfahren zur Ableitung der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls in der Kokille aus den Temperaturen der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille, die von den Temperaturmesselementen gemessen wurden, folgt der im Folgenden beschriebenen Prozedur.
  • 72 ist eine schematische Zeichnung der Temperaturverteilung über einen Bereich von dem geschmolzenen Stahl zum Kühlwasser während des Prozesses der Wärmeleitung vom geschmolzenen Stahl in der Kokille, der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille zum Kühlwasser für die Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille. Wie aus 72 ersichtlich ist, liegen zwischen dem geschmolzenen Stahl 401 und dem Kühlwasser 405 für die Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille Wärmeübergangskörper vor: die erstarrte Strangschale 402, die Gießpulverschicht 403 sowie die Kupferplatte 404 an der längeren Seite der Kokille. Die Temperaturmesselemente 406 sind in die Kupferplatte 404 an der längeren Seite der Kokille eingesetzt, um die Temperaturen in der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille zu messen. In der Figur kennzeichnet das Bezugszeichen T0 die Temperatur des geschmolzenen Stahls 401, TL ist die Grenztemperatur zwischen der erstarrten Strangschale 402 und dem geschmolzenen Stahls 401, TS ist die Grenztemperatur zwischen der erstarrten Strangschale 402 und der Gießpulverschicht 403, TP ist die Temperatur der Oberfläche der Gießpulverschicht 403 an der Seite zur Kupferplatte 403 an der längeren Seite der Kokille, TmH ist die Oberflächentemperatur der Gießpulverschicht an der Seite zur Kupferplatte 404 an der längeren Seite der Kokille, TmL ist die Oberflächentemperatur der Kupferplatte 404 an der längeren Seite der Kokille an der Seite zum Kühlwasser 405 hin und TW ist die Temperatur des Kühlwassers 405.
  • In diesem Fall wird der Gesamtwärmewiderstand durch Kombination der Wärmewiderstände der Wärmeleiter vom geschmolzenen Stahl 401 bis zum Kühlwasser 405 durch Gleichung (23) ausgedrückt. R = (1/α) + (dS/λS) + dP/λP) + (1/hm) + (dm/λm) + (1/hw) (23)wobei R der Gesamt-Wärmewiderstand, α der Konvektions-Wärmeübergangskoeffizient zwischen dem geschmolzenen Stahl und der erstarrten Strangschale, λP die thermische Leitfähigkeit der Gießpulverschicht, λm die thermische Leitfähigkeit der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille, hm der Wärmeübergangskoeffizient zwischen der Gießpulverschicht und der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille, hw der Wärmeübergangskoeffizient zwischen der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille sowie dem Kühlwasser, dS die Dicke der erstarrten Strangschale, dP die Dicke der Gießpulverschicht und dm die Dicke der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille sind.
  • Die Dicke der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille (dm) sowie die thermische Leitfähigkeit der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille (λm) sind durch die vorliegende Vorrichtung festgelegt. Die thermische Leitfähigkeit (λS) der erstarrten Strangschale wird durch den verwendeten Stahltyp festgelegt. Die Dicke der Gießpulverschicht dP wird durch die Art des Gießpulvers, die Amplitude, Frequenz und die Wellenform der Oszillation der Kokille sowie die Strangabzugsgeschwindigkeit festgelegt. Die thermische Leitfähigkeit (λP) der Gießpulverschicht ist als nahezu Konstante unabhängig von der Art des Gießpulvers bekannt. Der Wärmeübergangskoeffizient hw zwischen der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille sowie dem Kühlwasser wird dann konstant, wenn die Strömungsrate des Kühlwassers 405 und die Oberflächenrauheit der Kupferplatte 404 an der längeren Seite der Kokille festgelegt sind. Ebenso wird der Wärmeübergangskoeffizient (hm) zwischen der Gießpulverschicht und der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille nahezu konstant, wenn die Art des Gießpulvers ausgewählt ist.
  • Der Konvektions-Wärmeübergangskoeffizient (α) zwischen dem geschmolzenen Stahl und der Strangschale variiert jedoch mit der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls entlang der Oberfläche der erstarrten Strangschale 402. Der Konvektions-Wärmeübergangskoeffizient (α) kann durch Gleichung (24) ausgedrückt werden, die eine Annäherung an eine flache Platte ist. α = NU × λ1/X1 (24)wobei Nu die Nusselt-Zahl, λ1 die thermische Leitfähigkeit und X1 die repräsentative Länge für den Wärmeübergang sind.
  • Die Nusselt-Zahl (Nu) wird durch Gleichung (25) und Gleichung (26) für individuelle Bereiche der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls ausgedrückt. NU = 0,664 × Pr1/3 × Re4/5 (U < U0) (25) NU = 0,036 × Pr1/3 × Re1/2 (U ≥ U0) (26)wobei Pr die Prandtl-Zahl, Re die Reynolds-Zahl, U die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls und U0 die Übergangsgeschwindigkeit zwischen dem laminaren Strom und dem turbulenten Strom des geschmolzenen Stahls sind.
  • Die Prandtl-Zahl (Pr) sowie die Reynolds-Zahl (Re) werden durch Gleichung (27) gzw. Gleichung (28) ausgedrückt. Pr = 0,1715 (27) Re = U × X2/ν (28)wobei X2 die repräsentative Länge des geschmolzenen Stahlstroms und ν die dynamische Viskosität des geschmolzenen Stahls sind.
  • Der vom geschmolzenen Stahl 401 zum Kühlwasser 405 übertragene Wärmestrom wird durch Gleichung (29) ausgedrückt. Q = (T0 – TW)/R (29) wobei Q der vom geschmolzenen Stahl zum Kühlwasser übertragene Wärmestrom, T0 die Temperatur des geschmolzenen Stahls und TW die Temperatur des Kühlwassers sind.
  • Die Oberflächentemperatur des Kühlwassers 405 der Kupferplatte 404 an der längeren Seite der Kokille wird durch Gleichung (30) ausgedrückt. TmL = TW + Q/hW (30)wobei TmL die Oberflächentemperatur der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille an der Seite zum Kühlwasser hin ist.
  • Die Temperatur der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille, die durch das Temperaturmesselement 406 gemessen wird, wird durch Gleichung (31) ausgedrückt. T = TmL + Q × (dm – d)/λm (31)wobei T die Temperatur der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille ist, die vom Temperaturmesselement gemessen ist, und d die Distanz zwischen der Oberfläche der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille zur Seite zum geschmolzenen Stahl hin zur Spitze des Temperaturmesselements.
  • Durch die Kombination der Gleichung (30) mit der Gleichung (31) wird die Temperatur (T) der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille durch Gleichung (32) ausgedrückt. T = TW + Q/hw + Q(dm – d)/λm (32)
  • Infolgedessen sind die Schritte zur Ableitung der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls (U) von den Temperaturen (T) der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille die folgenden. Zuerst wird der Wert der Temperatur (T) der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille, der vom Temperaturmesselement gemessen wurde, in Gleichung (32) eingesetzt, um den Wärmestrom (Q) abzuleiten. In Gleichung (13) kann, da die Variable in dem rechten Element außer dem Wärmestrom (Q) bekannt sind, der Wärmestrom (Q) abgeleitet werden. Anschließend wird der so abgeleitete Wert für den Wärmestrom (Q) in Gleichung (29) eingesetzt, um den Gesamt-Wärmewiderstand (R) abzuleiten. Da sämtliche Variablen im rechten Element aus dem Gesamt-Wärmewiderstand (R) bekannt sind, kann der Gesamt-Wärmewiderstand (R) berechnet werden. danach wird der Gesamt-Wärmewiderstand (R) in Gleichung (23) eingesetzt, um den Konvektions-Wärmeübergangskoeffizienten (α) abzuleiten. Da sämtliche Variablen im rechten Element außer dem Konvektions-Wärmeübergangskoeffizienten (α) bekannt sind, kann der Konvektions-Wärmeübergangskoeffizient (α) berechnet werden. Durch Einsetzen des abgeleiteten Konvektions-Wärmeübergangskoeffizienten (α) in Gleichung (24) zur Bestimmung der Nusselt-Zahl (Nu), dann durch Einsetzen der so abgeleiteten Nusselt-Zahl (Nu) in Gleichung (25) oder Gleichung (26) kann so die Reynolds-Zahl (Re) abgeleitet werden. Abschließend wird die abgeleitete Reynolds-Zahl (Re) in Gleichung (28) eingesetzt, um die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls (U) abzuleiten. Auf diese Weise kann gemäß der vorliegenden Erfindung die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls (U) entlang der Grenzfläche der Erstarrung durch Erfassen der Variationen der Temperatur (T) der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille abgeschätzt werden, wobei die Variation aus Variationen des Konvektions-Wärmeübergangskoeffizienten (α) zwischen dem geschmolzenen Stahl und der erstarrten Strangschale induziert werden, die von der Strömungsgeschwindigkeit (U) des geschmolzenen Stahls bewirkt werden.
  • 73 zeigt ein Beispiel der Beziehung zwischen der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls und der Temperatur der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille, die mittels des oben beschriebenen Prinzips abgeleitet wurde. Wie in 73 gezeigt, unterscheidet sich die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls signifikant mit der Strangabzugsgeschwindigkeit, auch bei gleicher Temperatur der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille, wodurch eine Abschätzung der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls basierend auf der Temperatur der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille möglich wird. 73 ist das berechnete Ergebnis der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls aus den Temperaturen der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille basierend auf den in Tabelle 7 aufgelisteten Variablen. Tabelle 7 zeigt ein Beispiel individueller Variablen unter der Gießbedingung von 2,0 bzw. 1,3 m/min Strangabzugsgeschwindigkeit. Die Berechnung wurde durch die Voraussetzung einer Übergangsgeschwindigkeit (U0) zwischen dem laminaren Strom und turbulenten Strom bei 0,1 m/sec vorgenommen. Das Bezugszeichen Vc in Tabelle 7 und 73 kennzeichnet die Strangabzugsgeschwindigkeit.
  • Tabelle 7
    Figure 01210001
  • Wie oben beschrieben, kann die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls in der Kokille aus den Temperaturen der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille bestimmt werden. Zu diesem Zweck führten die Erfinder der vorliegenden Erfindung eine Reihe von Tests unter Verwendung der oben beschriebenen kontinuierlichen Gießmaschine aus, während eine Vielzahl von Temperaturmesselementen an der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille entlang deren Breite angeordnet waren und somit die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls in der Kokille sowie die Strömungsgeschwindigkeitsverteilung des geschmolzenen Stahls in der Kokillen-Breitenrichtung abgeschätzt werden.
  • Ein Alumel-Chromel-Thermoelement (JIS Thermoelemente K) wurde als Temperaturmesselement verwendet. Der Temperaturmesskontakt des Temperaturmesselements wurde bei 50 mm unterhalb des Meniskus eingestellt und bei einer Distanz (d) von 13 mm zwischen der Oberfläche der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille zur Seite zum geschmolzenen Stahl hin sowie der Spitze des Thermoelements sowie bei Intervallen von 66,5 mm zwischen benachbarten Thermoelementen. Die Reihe von Thermoelementen deckt die Länge von 2100 mm der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille in deren Breitenrichtung ab. Die Signale der elektromotorischen Kraft jedes der Thermoelemente werden zu einem Nullpunkt-Kompensator über eine Kompensationsleitung übermittelt, wo die Signale für die elektromotorische Kraft in eine laufende analoge Ausgabe (4 bis 20 mA) übertragen werden, um in einen Datensammel- und Analyse-PC eingegeben zu werden.
  • Die gemessenen Ergebnisse der Temperaturen der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille sind in den 74 und 75 angegeben. 74 ist das Ergebnis der Messung unter der Bedingung (Gießbedingung 1) von 220 mm Strangdicke, 1640 mm Strangbreite, 1,85 m/min Strangabzugsgeschwindigkeit, 10 Nl/min Argongas-Injektionsrate in den Tauchausguss sowie 260 mm Eintauchtiefe des Tauchausguss es. 75 ist das Ergebnis der Messung unter der Bedingung (Gießbedingung 2) von 220 mm Strangdicke, 1750 mm Strangbreite, 1,75 m/min Strangabzugsgeschwindigkeit, 10 Nl/min Argongas-Injektionsrate in den Tauchausguss sowie 260 mm Eintauchtiefe des Tauchausgusses. Beide 74 und 75 reduzieren signifikant die Temperatur an beiden Enden der Kokille in deren Breite, was aus dem Vorliegen der kürzeren Seite der Kokille nahe der Position einer signifikanten Reduktion der Temperatur bewirkt ist.
  • 76 und 77 zeigt die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls, die von den Temperaturen der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille, wie sie in den 74 bzw. 75 angegeben sind, unter der Verwendung des oben beschriebenen Umwandlungsverfahrens abgeleitet sind. Das Symbol
    Figure 01230001
    in diesen Figuren kennzeichnet den abgeschätzten Wert der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls in der Nachbarschaft des Meniskus, bestimmt durch einen Eintauchstangen-Strömungsgeschwindigkeitsmesser für den Meniskus des geschmolzenen Stahls. Wie aus 76 und 77 ersichtlich ist, wurde herausgefunden, dass die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls, die von den Temperaturen der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille sowie der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls, gemessen von dem Eintauchstangen-Strömungsgeschwindigkeitsmesser für den Meniskus des geschmolzenen Stahls gemessen wurden, miteinander übereinstimmen. In Bezug auf die Variable in Tabelle 7 wurde die Dicke (ds) der erstarrten Strangschale bei 0,00362 m unter Gießbedingung 1 und 0,00372 m unter Gießbedingung 2 eingestellt.
  • Mit diesem Verfahren sichert eine adäquate Auswahl der Distanz (d) zwischen der Oberfläche der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille sowie der Spitze des Temperaturmesselements eine ausreichende Zeitkonstante von Variationen der Ausgabe des Temperaturmesselements, um die Veränderung der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls zu jeder Zeit erfassen zu können.
  • Gemäß diesem Verfahren wird die Zeitkonstante der Variationen der Ausgabe der Temperaturmesselemente zufriedenstellend zur Bestimmung der Variationen der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls zu jedem Zeitpunkt durch eine adäquate Erfassung der Distanz (d) zwischen der Oberfläche der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille sowie der Spitze des Temperaturmesselements.
  • Gemäß diesem Umwandlungsverfahren wurde dann, wenn das Strömungsmuster des geschmolzenen Stahls in der Kokille das Muster B ist, herausgefunden, dass der Strom eine vergleichsweise flache Geschwindigkeitsverteilung ergibt, die einen Unterschied von 0,25 m/sec oder kleiner zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert der Strömungsgeschwindigkeit ausmacht, und dass im Hinblick auf die Symmetrie in der rechten und linken Hälfte der Breite der Kokille die Differenz der Strömungsgeschwindigkeit an symmetrischen Positionen rechts und links zum Zentrum der Kokillenbreite 0,20 m/sec oder weniger beträgt. Die Differenz in der Geschwindigkeit, auf die in dieser Erfindung Bezug genommen wird, kennzeichnet die Differenz in absoluten Werten der Strömungsgeschwindigkeit unabhängig von der Strömungsrichtung des geschmolzenen Stahls.
  • Da die vorliegende Erfindung die Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert der Strömungsgeschwindigkeitsverteilung des geschmolzenen Stahls an der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille in deren Breitenrichtung auf 0,25 m/sec oder weniger einstellt und vorzugsweise des Weiteren die Differenz der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls an symmetrischen Positionen rechts und links von dem Tauchausguss an der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille in deren Breitenrichtung auf 0,20 m/sec oder weniger einsteuert, wird der Stroms des geschmolzenen Stahls in der Kokille zum Muster B geregelt und somit die Produktqualität verbessert.
  • Die gemessenen Temperaturen an den Abschnitten naher der Kupferplatte an der kürzeren Seite der Kokille werden aufgrund des Kühleffekts der Kupferplatte an der kürzeren Seite der Kokille niedrig. Daher eliminiert die vorliegende Erfindung die Temperaturen der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille in einem Bereich von der Oberfläche der Kupferplatte an der kürzeren Seite der Kokille an der Seite des geschmolzenen Stahls zum Punkt 150 mm auf das Zentrum der Kokillenbreite von dem überwachten Zielbereich.
  • Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. 78 ist eine schematische Zeichnung einer Querschnitts-Vorderansicht der Gießsektion einer kontinuierlichen Gießmaschine, die einen Modus zum Ausführen der vorliegenden Erfindung zeigt. 79 ist eine schematische Zeichnung einer Querschnitts-Seitenansicht der Gießsektion aus 78.
  • Wie aus den 78 und 79 ersichtlich ist, wird ein Tundish 423, der an einem nicht gezeigten Tundishwagen befestigt ist, an einer speziellen Position oberhalb einer Kokille 407 platziert, die ein Paar von Kupferplatten 404 an der längeren Seite der Kokille sowie ein Paar von Kupferplatten 404 an der kürzeren Seite der Kokille umfasst, wobei das Paar von Kupferplatten 408 an der kürzeren Seite der Kokille zwischen das Paar von Kupferplatten 404 an der längeren Seite der Kokille eingesetzt ist und jede der längeren Seiten und jede der kürzeren Seiten einander gegenüberstehen. Der Tundish 473 wird mittels eines nicht gezeigten Lifts, der an dem Tundishwagen befestigt ist, angehoben und abgesenkt und an einer speziellen Position gehalten. Der Lift wird mittels einer Liftsteuerung 419 gesteuert.
  • An jedem der oberen Sektionen und unteren Sektionen der rückwärtigen Fläche der Kupferplatte 404 an der längeren Seite der Kokille ist eine Wasserbox 409 installiert. Kühlwasser 405, das von der Wasserbox 409 an der längeren Seite der Kokille am unteren Abschnitt der rückwärtigen Fläche zugeführt wird, verläuft durch einen Wasserweg 410 hindurch, um die Kupferplatte 404 an der längeren Seite der Kokille abzukühlen, strömt dann aus der Wasserbox 409 an der längeren Seite der Kokille am oberen Abschnitt der rückwärtigen Fläche aus. Die Dicke zwischen der Kupferplatte 404 an der längeren Seite der Kokille sowie der Wasserweg 410 oder die Dicke der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille ist dm. Die Kupferplatte 408 an der kürzeren Seite der Kokille wird auf gleiche Weise abgekühlt, obwohl die Zeichnungen keine darauf gerichtete Darstellung angeben.
  • Ein Magnetfeld-Generator 411 ist an der rückwärtigen Fläche an der Kupferplatte 404 an der längeren Seite der Kokille installiert. Das vom Magnetfeld-Generator 41 erzeugte Magnetfeld kann ein statisches oder ein dynamisches sein. Die Intensität des vom Magnetfeld-Generator 411 erzeugten Magnetfelds wird durch die Magnetfeld-Intensitätssteuerung 417 gesteuert. Um den Strom des geschmolzenen Stahls in der Kokille 407 leicht zu steuern, wird bevorzugt, die Intensität des vom Magnetfeld-Generator 411 erzeugten Magnetfelds separat an der rechten und der linken Seite der Kokillenbreite zum Tauchausguss 425 separat einstellbar zu gestalten.
  • Am Boden des Tundishs 423 ist eine obere Düse 428 platziert. Eine Gleitdüse 424, die eine Fixierungsplatte 429, eine Gleitplatte 430 sowie eine Strömungsdüse 431 umfasst, ist so platziert, dass sie mit der oberen Düse 428 verbunden ist. Darüber hinaus ist ein Tauchausguss 425 an der Bodenfläche der Gleitdüse 424 platziert und bildet somit ein Abstichloch 432 für den geschmolzenen Stahl vom Tundish 423 zur Kokille 407 aus.
  • Der geschmolzene Stahl 401, der von einer (nicht gezeigten) Pfanne zu dem Tundish 423 vergossen wurde, wird in die Kokille 407 als injizierter Strom 427 auf die Kupferplatte 408 an der kürzeren Seite der Kokille durch ein Injektionsloch 426 hin injiziert, das am unteren Abschnitt des Tauchausgusses 425 platziert ist und das in den geschmolzenen Stahl 401 innerhalb der Kokille 407 eingetaucht ist, über das Injektionsloch 426 des geschmolzenen Stahls. Der geschmolzene Stahl 401 wird in der Kokille 407 abgekühlt, um eine erstarrte Strangschale 402 auszubilden, die dann nach unten hin von der Kokille 407 abgezogen wird, um eine Bramme auszubilden. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Gießpulver 407 auf die Oberfläche des Meniskus 421 in der Kokille 407 aufgegeben. Das Gießpulver 422 wird aufgeschmolzen, um zwischen die erstarrte Strangschale 402 und die Kokille 407 einzuströmen, um eine Gießpulverschicht 403 auszubilden. Die Abzugwalze 412 wird mittels einer Strangabzugsgeschwindigkeitssteuerung 418 gesteuert.
  • Die obere Düse 418 ist aus einem porösen Stein gefertigt. Um eine Anhaftung von Aluminiumoxid auf der Wandoberfläche des Abstichlochs 432 des geschmolzenen Stahls zu verhindern, wird Argongas in das Abstichloch 432 des geschmolzenen Stahls durch die obere Düse 428 hindurch über eine Argonleitung (nicht gezeigt) und ein Argongas-Strömungsraten-Einstellventil (nicht gezeigt) umfassende Argonzufuhreinheit, die in die Argongasleitung eingesetzt ist. Das eingeführte Argongas tritt in die Kokille 407 zusammen mit dem geschmolzenen Stahl 401 über den Tauchausguss 425 und das Injektionsloch 426 hinein, verläuft durch den geschmolzenen Stahl 401 in der Kokille 407 hindurch, um zu einem Meniskus 421 anzusteigen, tritt dann durch ein Gießpulver 422, das auf dem Meniskus 421 aufgegeben wurde, hindurch, um sich in der Atmosphäre zu verteilen.
  • An der rückwärtigen Fläche der Kupferplatte 404 an der längeren Seite der Kokille ist eine Vielzahl von Löchern entlang einer Linie in Breitenrichtung der Kupferplatte 404 an der längeren Seite der Kokille eingebohrt. Diese Löcher agieren als Messpunkte 413, um die Temperaturen der Kupferplatte 404 an der längeren Seite der Kokille zu messen. Ein Temperaturmesselement 413 ist in jeden der Messpunkte 406 eingesetzt und berührt den Boden des Lochs an der Kupferplatte 404 unter Beibehaltung der Distanz d zwischen der Oberfläche der Kupferplatte 404 an der längeren Seite der Kokille und der Spitze des Temperaturmesselements 406. Um die Variationen der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls zu jedem Zeitpunkt akkurat erfassen zu können, wird die Distanz (d) vorzugsweise bei 16 mm oder weniger beibehalten. Um den Einfluss der von den vertikalen Bewegungen des Meniskus 421 während des Gießens bewirkten Temperaturvariationen zu eliminieren, wird bevorzugt, die Distanz zwischen dem Meniskus 421 und dem Messpunkte 413 auf 10 mm oder weniger zu halten. Darüber hinaus wird zur akkuraten Erfassung der Temperaturverteilung in der Kokillen-Breitenrichtung die Distanz zwischen benachbarten Messpunkten vorzugsweise bei 200 mm oder weniger gehalten.
  • Das andere Ende des Temperaturmesselements 406 ist mit einem Nullpunkt-Kompensator 414 verbunden. Die Signale der elektromotorischen Kraft, die von dem Temperaturmesselement 406 erzeugt wurden, treten in einem Konverter 415 über den Nullpunkt-Kompensator 414 ein, wo die Signale der elektromotorischen Kraft in laufende Signale umgewandelt werden, welche dann in einen Datenanalysator 416 eintreten. Der Datenanalysator 416 hat die Funktion zur Berechnung der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls basierend auf den Temperaturen der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille. Die Ausgabe des Datenanalysators 416 wird zu einer Magnetfeld-Intensitätssteuerung 417, der Strangabzugsgeschwindigkeitssteuerung 418, der Liftsteuerung 419 sowie der Argongas-Injektionsratensteuerung 420 übertragen. Um eine direkte Abkühlung der Spitze des Temperaturmesselements 406, die der Kontakt für die Temperaturmessung ist, durch das Kühlwasser 405 zu verhindern, wird der Temperaturmesspunkt 413 von dem Kühlwasser mittels eines (nicht gezeigten) Abdichtmaterials isoliert. Jede Art von Temperaturmesselement 406 kann angewendet werden, wie etwa ein Thermoelement oder ein Widerstandsthermometer, solang es eine Genauigkeit von ±1°C oder höher aufweist.
  • Mit der den oben beschriebenen Aufbau aufweisenden kontinuierlichen Gießmaschine wird der Strom des geschmolzenen Stahls in der Kokille der im Folgenden beschriebenen Prozedur folgend gesteuert. Der Datenanalysator 416 erfasst die maximalen und minimalen Werte der Temperaturen zu jedem Zeitpunkt basierend auf der Temperaturverteilung der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille in deren Kokillen-Breitenrichtung und erfasst die Temperaturdifferenz zwischen den symmetrischen Positionen der Kupferplatte 4 an der längeren Seite der Kokille rechts und links vom Tauchausguss 425. Dann übermittelt der Datenanalysator 416 die Steuerungssignale zu einem oder mehreren der Magnetfeld-Intensitätssteuerung 417, der Strangabzugsgeschwindigkeitssteuerung 418, der Liftsteuerung 419 sowie der Argongas-Injektionsratensteuerung 420, so dass die Temperaturdifferenz an symmetrischen Positionen rechts und links der Kupferplatte 404 an der längeren Seite der Kokille 10°C oder weniger werden. In Erwiderung auf die so übermittelten Steuerungssignale verändert jede Steuerung die Magnetfeld-Intensität, die Strangabzugsgeschwindigkeit, die Eintauchtiefe der Eintauchdüse 425 sowie die Argongas-Injektionsrate, um die Strömung des geschmolzenen Stahls zu steuern.
  • Basierend auf den Gleichungen (23) bis (32) eliminiert der Datenanalysator die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls am Messpunkt 413 unter Verwendung der Daten der Temperatur der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille, der Dicke (dm) der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille, der oben beschriebenen Distanz (d), der Temperatur des geschmolzenen Stahls, der Temperatur des Kühlwassers und anderer Variablen. Somit liegt der Datenanalysator die Strömungsgeschwindigkeitsverteilung des geschmolzenen Stahls an der Kupferplatte 404 an der längeren Seite der Kokille in deren Breitenrichtung fest, übermittelt dann die Steuerungssignale zu einem oder mehreren der Magnetfeld-Intensitätssteuerung 417, der Strangabzugsgeschwindigkeitssteuerung 418, der Liftsteuerung 419 sowie der Argongas-Injektionsratensteuerung 420, um so die Differenz der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls an symmetrischen Positionen rechts und links der Kupferplatte 404 an der längeren Seite der Kokille zum Tauchausguss 25 auf 0,20 m/sec oder weniger einzustellen. In Erwiderung auf die so übermittelten Steuerungssignale verändert jede Steuerung die Magnetfeld-Intensität, die Strangabzugsgeschwindigkeit, die Eintauchtiefe des Tauchausgusses 425 sowie die Argongas-Injektionsrate, um die Strömung des geschmolzenen Stahls zu steuern.
  • Bei der Steuerung des Stroms geschmolzenen Stahls unter Verwendung des Magnetfeldgenerators 411 ergeben die Erfahrungen der Erfinder der vorliegenden Erfindung, dass 30 Sekunden für den Strom geschmolzenen Stahls in der Kokille 407 notwendig sind, um einen stabilen Zustand zu erreichen. Dementsprechend werden die Veränderungen der Magnetfeld- Intensität vorzugsweise bei Intervallen von 30 Sekunden oder mehr ausgeführt.
  • Von den fünfzehn Variablen, die in Tabelle 7 gezeigt sind, welche Elemente der Gleichungen (23) bis (32) sind, variieren drei Variablen, (1) die Dicke (dS) der erstarrten Strangschale, (2) die Dicke (dP) der Gießpulverschicht sowie (3) der Wärmeübergangskoeffizient (hW) zwischen der Kokillen-Kupferplatte und dem Kühlwasser mit den Strukturbedingungen und können nicht während des Gießens direkt gemessen werden. Diese drei Variablen können jedoch vorab auf deren Variationen ihrer Werte untersucht werden, die mit den Veränderungen der Gießbedingungen verbunden sind, mittels eines tatsächlichen Fabriktests oder eines Simulationstests. Anschließend kann die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls auch den mit der Gießbedingungen beim Messen der Temperatur der Kokillen-Kupferplatte korrespondierenden Werten berechnet werden. Die anderen zwölf Variablen können aus den Fabrikbedingungen und deren physikalischen Eigenschaften bestimmt werden.
  • Mit der so erhaltenen Steuerung des Stroms geschmolzenen Stahls in der Kokille kann der Strom geschmolzenen Stahls in der Kokille auf ein adäquates Strömungsmuster on-line und in Echtzeit gesteuert werden und somit kann die Produktion von Brammen mit extremer Reinheit bei einem stabilen Zustand erreicht werden.
  • Die oben angegebene Beschreibung verwendete Temperaturmesselemente 406, die entlang der Breitenrichtung der Kupferplatte 404 an der längeren Seite der Kokille angeordnet waren. Diese können jedoch auch in einer Vielzahl von Reihen in Gießrichtung angeordnet sein. Die oben angegebene Beschreibung verwendete die Temperaturmesselemente 406 nur an einer Seite der Kupferplatte 404 an der längeren Seite der Kokille. Sie können jedoch auch an beiden Kupferplatten 404 an der längeren Seite der Kokille befestigt sein. Die Position der Argongas-Injektion in das Abstichloch 432 für geschmolzenen Stahls ist nicht auf die obere Düse 428 beschränkt und kann ebenso an der Fixierungsplatte 429 oder dem Tauchausguss 425 angeordnet sein.
  • [Beispiel 1]
  • Beispiel 1 ist ein Beispiel zum Abschätzen der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls unter Verwendung der kontinuierlichen Brammengießmaschine und der Temperaturmessvorrichtung für die Kokillen-Kupferplatte, die in 78 angegeben ist. Die verwendete kontinuierliche Gießmaschine war eine Gießmaschine des vertikalen und Biegetyps und wies einen vertikalen Abschnitt von 3 Metern auf, und die Maschine produzierte eine Bramme mit maximal 2100 mm Breite. Tabelle 8 zeigt die Spezifikation der verwendeten kontinuierlichen Gießmaschine.
  • Tabelle 8
    Figure 01310001
  • Die Dicke (dm) der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille betrug 40 mm. Das verwendete Temperaturmesselement war Alumel-Chromel (JIS Thermoelement K). Die Thermoelemente waren unter den folgenden Bedingungen eingesetzt: 13 mm Distanz (d) zwischen der Oberfläche der Kokillen-Kupferplatte an der Seite des geschmolzenen Stahls sowie der Spitze des Thermoelements (Kontakt der Messung), 66,5 mm Intervall zwischen benachbarten Thermoelementen, 50 mm Distanz vom Meniskus, die den Bereich von 2100 mm in Breitenrichtung der Kokille abdecken. Die Temperaturen der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille wurden für den Fall des Gießens einer Bramme von 220 mm Dicke und 1875 mm Breite bei 1,60 m/min Abzugsgeschwindigkeit gemessen. Die Gießbedingung war 1,60 m/min Strangabzugsgeschwindigkeit, 10 Nl/min Argongas-Injektionsrate sowie eine Eintauchtiefe des Tauchausgusses von 260 mm. Das sich bewegende Magnetfeld wurde vom Magnetfeld-Generator in Richtung der Steuerung des Injektionsstrom aufgebracht. Tabelle 9 fasst den Magnetfeld-Generator zusammen.
  • Tabelle 9
    Figure 01320001
  • Zuerst wurde das Gießen unter Einfluss eines vom Magnetfeld-Generator erzeugte Magnetfeld mit einer magnetischen Flussdichte von 0,03 Tesla ausgeführt. 80 zeigt die Ergebnisse, die die Temperaturverteilung an der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille abzeichnet. Die Temperaturverteilung zeigte, dass die Temperaturen nahe an der Kupferplatte an der kürzeren Seite der Kokille hoch wurden und somit wird unterstellt, dass am Meniskus dies Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls nahe der Kupferplatte an der kürzeren Seite der Kokille hoch wurde. In diesem Fall wurde abgeschätzt, dass der korrespondiere Zustand des Stroms geschmolzenen Stahls in der Kokille der war, der in 81 angegeben ist. Das Strömungsmuster korrespondiert mit dem Muster A der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 109145(1998).
  • Wenn die Energiezufuhr zum Magnetfeldgenerator erhöht wurde, um die magnetische Flussdichte auf 0,05 Tesla einzustellen, wurde die Temperaturverteilung an der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille die in 82 gezeigt. Die Temperaturverteilung ergab 8°C Differenz zwischen dem maximalen und minimalen Wert und ergab nicht mehr als 10°C Temperaturdifferenz an symmetrischen Positionen in der rechten und linken Hälfte der Kokille. Infolgedessen wurde die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls am Meniskus nahezu gleichmäßig über die Kokillenbreite abgeschätzt. In diesem Fall wurde der Zustand des geschmolzenen Stahls in der Kokille als der in 83 angegeben abgeschätzt. Das Strömungsmuster korrespondiert mit dem Muster B der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 109145(1998).
  • Im Folgenden wurde die Energiezufuhr zum Magnetfeld-Generator weiter erhöht, um die magnetische Flussdichte auf 0,07 Tesla einzustellen. Das Ergebnis war, dass die Temperaturverteilung der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille die in 84 war. In der Temperaturverteilung wurde die Temperatur nahe dem Tauchausguss hoch und somit wurde die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls am Meniskus als die höchste nahe dem Tauchausguss abgeschätzt. Der korrespondierende Zustand des Stroms geschmolzenen Stahls in der Kokille wurde als der in 85 angegebene abgeschätzt. Das Strömungsmuster korrespondiert mit dem Muster C der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. 109145(1998).
  • Auf diese Weise wurde herausgefunden, dass die Steuerung der Magnetfeld-Intensität, die vom Magnetfeld-Generator erzeugt wurde, den Zustand des Stroms geschmolzenen Stahls in der Kokille auf ein adäquates Strömungsmuster steuern kann. In den 81, 83 und 85 drückt das Symbol des nicht ausgefüllten Pfeils die Bewegungsrichtung des sich bewegenden Magnetfelds aus.
  • [Beispiel 2]
  • Die kontinuierliche Gießmaschine sowie die Temperaturmessvorrichtung für die Kokillen-Kupferplatte, die in Beispiel 1 angewendet wurde, wurde verwendet. Das Gießen der Bramme mit einer Dicke von 220 mm und einer Breite von 1600 mm wurde durch Aufbringen eines sich bewegenden Magnetfelds in der Richtung ausgeführt, um unter Verwendung des Magnetfeld-Generators den Injektionsstrom zu brechen. Die Gießbedingungen waren 1,30 m/min Strangabzugsgeschwindigkeit, 10 Nl/min Argongas-Injektionsrate sowie 260 mm Eintauchtiefe des Tauchausgusses.
  • Zuerst wurde das Gießen unter einer magnetischen Flussdichte von 0,13 Tesla, die vom Magnetfeld-Generator erzeugt wurde, ausgeführt. 86 zeigt das Ergebnis, das die Temperaturverteilung an der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille abzeichnet. Die Temperaturverteilung zeigte, dass die Temperaturen an der rechten Seite zum Zentrum der Bramme in Breitenrichtung höher als an deren linken Seite wurde, und somit wurde unterstellt, dass am Meniskus die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls rechts höher als in der linken Hälfte wurde. Das bedeutet, dass in der rechten Hälfte und in der linken Hälfte der Kokille abgelenkte Strömungen vorlagen.
  • Wenn die magnetische Flussdichte des Magnetfeld-Generators auf 0,17 Tesla angehoben wurde, wurde die Temperaturverteilung die in 87 gezeigte. Die Temperaturverteilung ergab 9°C Differenz zwischen den maximalen und minimalen Werten und ergab nicht mehr als 10°C Temperaturdifferenz an symmetrischen Positionen in der rechten und linken Hälfte der Kokille. Infolgedessen wurde die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls nahezu gleichmäßig über die gesamte Kokillenbreite abgeschätzt. Unter diesen Bedingungen wurde die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls am Meniskus unter Verwendung eines Eintauchstangen-Strömungsgeschwindigkeitsmesser für geschmolzenen Stahl gemessen, um zu bestätigen, dass das Strömungsmuster mit dem Muster B übereinstimmt.
  • [Beispiel 3]
  • Die kontinuierliche Gießmaschine und die Temperaturmessvorrichtung für die Kokillen-Kupferplatte, die in Beispiel 1 angewendet wurden, wurden verwendet. Das Gießen der Bramme mit einer Dicke von 220 mm und einer Breite von 1600 mm wurde unter den Gießbedingungen von 10 Nl/min Argongas-Injektionsrate sowie einer Eintauchtiefe des Tauchausgusses von 260 mm ausgeführt. In Beispiel 3 wurde kein Magnetfeld-Generator verwendet.
  • Zuerst wurde das Gießen bei einer Strangabzugsgeschwindigkeit von 1,6 m/min ausgeführt. Die daraus resultierende Temperaturverteilung an der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille ist in 88 gezeigt. Die Temperaturverteilung zeigte, dass der Maximalwert nahe der Kupferplatte an der kürzeren Seite der Kokille sowie nahe dem Tauchausguss vorliegt. Die Temperaturverteilung unterstellt, dass am Meniskus die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls nahe der Kupferplatte an der kürzeren Seite der Kokille und nahe dem Tauchausguss hoch war. Das bedeutet, dass der geschmolzenen Stahlstrom nahe der Kupferplatte an der kurzen Seite der Kokille von einem aufsteigenden Strom rührte, der von einer nach oben und nach unten gerichteten Abzweigung nach dem Auftreffen des Injektionsstroms vom Tauchausguss gegen die erstarrte Strangschale an der kürzeren Seite der Kokille herrührte. Zusätzlich kam der Strom geschmolzenen Stahls nahe dem Tauchausguss von dem aufsteigenden Strom geschmolzenen Stahls, der während der Aufwärtsbewegung des in den Tauchausguss nahe der Injektionsöffnung injizierten Argongase nach oben gerichteten bewegt induziert wurde. An einer Position, an er sich diese beiden Strömung geschmolzenen Stahls treffen oder an einer Zwischenposition zwischen der Kupferplatte an der kürzeren Seite der Kokille sowie dem Tauchausguss hoben sich beide Strömung vermutlich gegenseitig auf, um die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls zu reduzieren. Tatsächlich ergab die beobachtete Temperaturverteilung einen Minimalwert.
  • Wenn die Strangabzugsgeschwindigkeit auf 1,30 m/min reduziert wurde, wurde die Temperaturverteilung eine solche, wie sie in 89 gezeigt ist. Die Temperaturverteilung ergab 12°C Differenz zwischen den maximalen und den minimalen Werten und ergab nicht mehr als 10°C Temperaturdifferenz an symmetrischen Positionen an der rechten und der linken Hälfte der Kokille. Infolgedessen wurde die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls am Meniskus auf nahezu einen gleichmäßigen Strom über die gesamte Kokillenbreite abgeschätzt. Unter diesen Bedingungen wurde die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls am Meniskus unter Verwendung eines Eintauchstangen-Strömungsgeschwindigkeitsmesser für geschmolzenen Stahl gemessen, um zu bestätigen, dass das Strömungsmuster mit dem Muster B übereinstimmt. Dieses Phänomen rührt vermutlich von der Reduktion der Strangabzugsgeschwindigkeit zur Reduktion der Injektionsstromgeschwindigkeit her, wodurch der Injektionsstrom nicht die erstarrte Strangschale an der kürzeren Seite der Kokille erreicht und sich der Injektionsstrom während des Verlaufs von der Injektionsöffnung auf die erstarrte Strangschale in der kürzeren Seite der Kokille auflöst.
  • [Beispiel 4]
  • Die kontinuierliche Gießmaschine sowie die Temperaturmessvorrichtung für die Kokillen-Kupferplatte, die im Beispiel 1 angewendet wurde, wurden verwendet. Das Gießen der Bramme mit einer Dicke von 220 mm und einer Breite von 1000 mm wurde unter den Gießbedingungen von 1,50 m/min Strangabzugsgeschwindigkeit und 10 Nl/min Argongas-Injektionsrate ausgeführt. In Beispiel 4 wurde ein sich bewegendes Magnetfeld in Unterbrechungsrichtung des Injektionsstroms unter Verwendung des Magnetfeld-Generators angewendet.
  • Zuerst wurde das Gießen unter einer magnetischen Flussdichte, die vom Magnetfeld-Generator erzeugt wurde, von 0,03 Tesla ausgeführt. Die daraus resultierende Temperaturverteilung an der längeren Seite der Kokille ist in 90 gezeigt. Die Temperaturverteilung zeigte, dass der Maximalwert nahe der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille und nahe dem Tauchausguss vorliegt. Die Temperaturverteilung lässt vermuten, dass am Meniskus die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls nahe dem Tauchausguss hoch war. Das bedeutet, dass der Strom geschmolzenen Stahls, der vom ansteigenden Strom geschmolzenen Stahls bewirkt wird, der während der Aufwärtsbewegung des in den Tauchausguss nahe der Injektionsöffnung injizierten Argongases induziert wurde, der Hauptstrom war.
  • Im Folgenden wurde die Eintauchtiefe auf 230 mm erhöht, während die magnetische Flussdichte von 0,03 Tesla beibehalten wurde. Die daraus resultierende Temperaturverteilung ist die in 91 gezeigt. Die Temperaturverteilung ergab 9°C Differenz zwischen dem maximalen und dem minimalen Wert und ergab nicht mehr als 10°C Temperaturdifferenz an symmetrischen Positionen an der rechten und linken Hälfte der Kokille. Die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls am Meniskus wurde als nahezu gleichmäßig an beiden Seiten zum Zentrum der Kokillenbreite abgeschätzt. Unter diesen Bedingungen wurde die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls am Meniskus unter Verwendung eines Eintauchstangen-Strömungsgeschwindigkeitsmessers für geschmolzenen Stahl gemessen, um zu bestätigen, dass das Strömungsmuster mit dem Muster B übereinstimmt. Dieses Phänomen rührt vermutlich von der erhöhten Eintauchtiefe des Tauchausgusses, die die Bewegung des Aufwärtsstroms von nahe dem Tauchausguss zu einer Position weiter entfernt vom Tauchausguss induzierte und somit die nach oben gerichtete Strömungsgeschwindigkeit nahe dem Tauchausguss absenkte.
  • [Beispiel 5]
  • Die kontinuierliche Gießmaschine sowie die Temperaturmessvorrichtung für die Kokillen-Kupferplatte, die in Beispiel 1 angewendet wurde, wurden verwendet. Das Gießen der Bramme mit einer Dicke von 220 mm und einer Breite von 1600 mm wurde unter den Gießbedingungen von 2,0 primär Strangabzugsgeschwindigkeit, 10 Nl/min Argongas-Injektionsrate sowie 220 mm Eintauchtiefe des Tauchausgusses ausgeführt. Im Beispiel 5 wurde ein sich bewegendes Magnetfeld in Unterbrechungsrichtung des Injektionsstroms unter Verwendung des Magnetfeld-Generators aufgebracht. Der Magnetfeld-Generator kann die Intensität des aufgebrachten Magnetfelds separat rechts und links des Tauchausgusses in Kokillen-Breitenrichtung einstellen.
  • Zuerst wurde die vom Magnetfeld-Generator eingestellt magnetische Flussdichte auf 0,06 Tesla sowohl für die rechte als auch die linke Seite der Kokillenbreite eingestellt. Die sich daraus ergebende Temperaturverteilung an der Kupferplatte an der längeren Seite der Kokille wurde die in 92 gezeigt. Die Temperaturverteilung in der rechten Seite wurde höher als die in der linken Seite in Bezug auf das Zentrum der Kokillenbreite.
  • Dementsprechend wurde abgeschätzt, dass am Meniskus die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls höher in der rechten Hälfte als in der linken Hälfte war. Das bedeutet, dass abgelenkte Ströme in der rechten Hälfte und der linken Hälfte der Kokille vorlagen.
  • Wenn die vom Magnetfeld-Generator erzeugte magnetische Flussdichte auf 0,065 Tesla nur an der rechten Hälfte der Kokille angehoben wurde, wurde die daraus resultierende Temperaturverteilung die in 93 gezeigte, die einen verringerten abgelenkten Strom an der rechten Hälfte und der linken Hälfte der Kokille zeigte. Darüber hinaus wurde dann, wenn die von dem Magnetfeld-Generator erzeugte magnetische Flussdichte auf 0,07 Tesla nur an der rechten Hälfte der Kokille angehoben wurde, die daraus resultierende Temperaturverteilung die in 94 gezeigte. Die Temperaturverteilung ergab 12°C Differenz zwischen den maximalen und den minimalen Werten und ergab nicht mehr als 10°C Temperaturdifferenz an symmetrischen Punkten in der rechten Hälfte und der linken Hälfte der Kokille. Die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls am Meniskus wurde auf nahezu gleichmäßig in beiden Kokillenhälften in Bezug auf das Zentrum der Kokillenbreite abgeschätzt.
  • Unter diesen Bedingungen wurde die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls am Meniskus unter Verwendung eines Eintauchstangen-Strömungsgeschwindigkeitsmessers für geschmolzenen Stahl gemessen, um zu bestätigen, dass das Strömungsmuster mit dem Muster B übereinstimmt. Zur Bestätigung wurde die vom Magnetfeldgenerator erzeugte magnetische Flussdichte an der rechten Hälfte der Kokille auf 0,06 Tesla zurückgesetzt, welches der Ursprungswert und gleich der in der linken Hälfte war und die daraus resultierende Temperaturverteilung wurde die in 95 gezeigte. Die Temperaturverteilung in der rechten Hälfte der Form wurde höher als die in der linken Hälfte, was erwiesen hat, dass der ursprünglich abgelenkte Strömungszustand an der rechten Hälfte und der linken Hälfte wieder auftrat.
  • 96 zeigt die Variationen der Kokillen-Kupfertemperatur, die von dem Thermoelement gemessen wurden, das 665 mm beabstandet vom Zentrum der Kokillenbreite sowohl rechts als auch links platziert war. Der Graph zeigt, dass der abgelenkte Strom durch Aufbringen eines Magnetfelds an der rechten Hälfte und der linken Hälfte separat unterdrückt wird.
  • Beispiel 5 verwendete ein Verfahren zum Erhöhen der Intensität es magnetischen Felds auf der Seite des stärkeren Stroms. Alternativ kann ein Verfahren zum Schwächen der Intensität des Magnetfelds an der Seite des schwächeren Stroms verwendet werden. In dem Fall, dass das sich bewegende magnetische Feld in der Richtung zur Verstärkung des Stroms aufgebracht wird, kann entweder ein Verfahren zur Schwächung der Intensität des Magnetfelds an der Seite des stärkeren Stroms oder ein Verfahren der Stärkung der Intensität des Magnetfelds an der Seite des schwächeren Stroms verwendet werden.

Claims (4)

  1. Verfahren zur Abschätzung des Strömungsmusters von geschmolzenem Stahl beim kontinuierlichen Gießen, umfassend die folgenden Schritte: kontinuierliches Vergießen eines in eine Kokille durch einen Tauchausguss injizierten geschmolzenen Stahls; Messen der Temperaturen einer Kupferplatte in Breitenrichtung der Kupferplatte an einer langen Seite der Kokille an einer Vielzahl von Punkten unter Verwendung einer Temperatur-Messvorrichtung; und Abschätzen eines Strömungsmusters des geschmolzenen Stahls in der Kokille basierend auf der Verteilung der Kupferplatten-Temperaturen an individuellen Messpunkten, wobei die Temperaturmessvorrichtung für die Kokillen-Kupferplatte eine Vielzahl von Temperatur-Messelementen umfasst, die in der rückwärtigen Fläche der Kokillen-Kupferplatte zum kontinuierlichen Gießen eingebettet sind, die Temperatur-Messelemente in einem Distanzbereich von 10 bis 135 mm vom Niveau des geschmolzenen Stahls in der Kokille in der Richtung des Strang-Abzugs platziert sind, die Distanz zwischen der Oberfläche der Kokillen-Kupferplatte an der Seite zum geschmolzenen Stahl und einer Spitze des Temperaturmesselements 16 mm oder weniger beträgt, während Intervalle von nicht mehr als 200 mm der Temperatur-Messelemente in der Kokillen-Breitenrichtung und deren Verteilung über einen Bereich, der mit der gesamten Breite der Bramme übereinstimmt, beibehalten werden; und wobei der Schritt des Abschätzens des Strömungsmusters das Abschätzen eines Strömungsmusters des geschmolzenen Stahls in der Kokille basierend auf der Menge und den Positionen von Temperaturpeaks der Kokillen-Kupferplatte in der Kokillen-Breitenrichtung umfasst.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, des Weiteren umfassend den Schritt des Aufbringens eines magnetischen Felds auf den geschmolzenen Stahl, der in die Kokille injiziert wurde, so dass das detektierte Strömungsmuster ein vorgegebenes Muster ausbildet.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1, des Weiteren umfassend die folgenden Schritte: das Bestimmen eines vom geschmolzenen Stahl in der Kokille zum Kühlwasser für die Kokillen-Kupferplatte weitergeleiteten Wärmestroms unter Verwendung der Kokillen-Kupferplattentemperaturen, die von der Temperaturmessvorrichtung gemessen wurden, der Dicke der Kokillen-Kupferplatte, der Distanz zwischen der Oberfläche der Kokillen-Kupferplatte an der Seite zum geschmolzenen Stahl hin und der Spitze eines Temperatur-Messelements, der Temperatur des Kühlwassers für die Kokillen-Kupferplatte, der Dicke einer erstarrten Strangschale, der Dicke einer Gießpulver-Schicht und der Temperatur des geschmolzenen Stahls in der Kokille; das Ableiten eines Konvektions-Wärmetransferkoeffizienten, der mit dem Wärmestrom übereinstimmt, zwischen dem geschmolzenen Stahl und einer erstarrten Strangschale; und das Bestimmen der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Stahls entlang der erstarrten Strangschale basierend auf dem so abgeleiteten Konvektions-Wärmetransferkoeffizienten.
  4. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Schritt des Abschätzens des Strömungsmusters das Abschätzen eines abgelenkten Stroms des geschmolzenen Stahls in der Kokille basierend auf dem gemessenen Temperaturen durch Vergleichen eines Maximalwerts und einer Position des Maximalwerts der Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte an der rechten Hälfte mit einem Maximalwert und einer Position des Maximalwerts der Temperaturen der Kokillen-Kupferplatte an der linken Hälfte der Kokille zum Zentrum der Kokillenbreite hin umfasst.
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