EP0227596A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Leitung der Abkühlgeschwindigkeit eines Gussstranges - Google Patents

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EP0227596A1
EP0227596A1 EP86810560A EP86810560A EP0227596A1 EP 0227596 A1 EP0227596 A1 EP 0227596A1 EP 86810560 A EP86810560 A EP 86810560A EP 86810560 A EP86810560 A EP 86810560A EP 0227596 A1 EP0227596 A1 EP 0227596A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coolant
continuous casting
temperature
strand
measuring point
Prior art date
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Granted
Application number
EP86810560A
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English (en)
French (fr)
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EP0227596B1 (de
Inventor
Urs BÄNNINGER
Kurt Buxmann
Miroslaw Plata
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
3A Composites International AG
Original Assignee
Alusuisse Holdings AG
Schweizerische Aluminium AG
Alusuisse Lonza Services Ltd
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Publication date
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Publication of EP0227596A1 publication Critical patent/EP0227596A1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
    • B22D11/124—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B22D11/049—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds for direct chill casting, e.g. electromagnetic casting

Definitions

  • the invention relates to a method for guiding the cooling rate of a casting strand emerging from a continuous casting mold, which is cooled directly by applying a fluid coolant to the surface of the strand, by regulating the cooling capacity of the coolant, comprising continuous measurement of the cooling capacity, comparing these measured values with the reference variable of the required Cooling performance and influencing the composition and / or the time-related delivery quantity of the coolant in the sense of an adjustment to the guide variable.
  • a continuous caster with actuators acting on the composition and / or the time-related amount of the coolant dispensed, equipped with a control device for carrying out this method.
  • EP-B-0 015 870 proposes fine regulation of the angle and point of impact of the coolant by means of a controlled deflection of the coolant jet in order to reduce the solidification conditions of the various casting alloys and to be able to optimally adapt casting speeds.
  • EP-B-062 606 in order to avoid a convex curvature of the strand base due to non-stationary cooling conditions in the sprue phase, a deflection surface with recesses that can be moved parallel to the cast strand axis is provided, which is inserted into the path of the coolant at least in the sprue phase.
  • EP-B-0 082 810 describes a further method for reducing the curvature of the strand foot that occurs when the strand is cooled too abruptly.
  • a substance is mixed into the coolant which, when it hits the hot strand surface, releases a gas as the decomposition product, which forms an insulating film there which reduces the heat flow.
  • a process for continuous casting is also known, in which the resulting strand is cooled by means of water containing carbon dioxide, the amount of carbon dioxide added being kept constant during the start-up process, but its concentration within the coolant by increasing the Reduced water inflow and at the same time the thermal contact between the strand surface and the cooling medium is increased.
  • the supply of carbon dioxide should be interrupted after the start-up process or after falling below a certain carbon dioxide concentration value.
  • DE-A-19 41 816 discloses a method for regulating the cooling rate of elongated, moving, hot objects made of aluminum or aluminum alloys - in particular of cast strands emerging from the mold - in which the regulation the cooling rate is dependent on the surface temperature of the moving object.
  • the regulation the cooling rate is dependent on the surface temperature of the moving object.
  • it is proposed there to influence the amount of water, the water pressure and the mixture composition in accordance with the measured surface temperature. Since the use of a radiation pyrometer is particularly problematic with aluminum materials due to the different emissivity of the aluminum and the aluminum oxide with fluctuating oxide skin thickness, a piercing pyrometer is used there.
  • the invention is therefore based on the object of providing a method of the type mentioned at the outset by means of which the contribution of the cooling power of the coolant to the cooling speed of the cast strand can be controlled without disturbing the immediate surroundings of this cast strand or being disturbed by it .
  • the object is achieved according to the invention in that the measurement of the cooling capacity is carried out using coolant that has not come into contact with the cast strand at at least one point outside the cast strand.
  • the coolant used for the measurement must not have come into contact with the cast strand within the same cycle.
  • the coolant can be supplied to the cast strand surface, or can be removed or recycled directly.
  • part of the fluid coolant that can be used for strand cooling is directed to at least one measuring point outside the cast strand.
  • This measuring point must have a defined temperature, which is higher than the temperature of the incident coolant.
  • the cooling capacity of the coolant is monitored there by means of temperature measurements at the point in charge. Deviations from a predetermined target profile of the measured temperature trigger a correction of the coolant composition and / or the coolant pressure. It is particularly favorable to choose the measuring point temperature as close as possible to the surface temperature of the cast strand in the area of the coolant impact. In any case, the deviation of the absolute temperatures should not exceed 20%. This can limit the risk of large, temperature-related differences in the qualitative cooling behavior.
  • An expedient embodiment consists in directing the part of the coolant intended for the measurement onto a locally controlled heated body.
  • the heating can act continuously or at defined intervals on the area of the body that serves as the measuring point.
  • the following two methods have proven to be particularly suitable for fulfilling the high requirements of cooling performance measurement:
  • the temperature of the measuring point to which the coolant is applied is kept constant, the heating power required for this is measured and compared with a predetermined reference variable, after which the coolant is measured according to the Deviation is influenced.
  • the second method is to measure the measuring point during a given Not to heat the time interval or only with reduced power and to use the resulting temperature drop as a measure of the current coolant output. Between these intervals, the area of the body serving as the measuring point is heated again to the original temperature.
  • a preferred method within the scope of the invention uses measuring points, in the area of which the coolant hits directly, as well as those in a trickle zone, in which the coolant already encountered flows along the body surface, essentially parallel to it. Information from these different cooling zones enables additional conclusions, which serve to specifically correct the various influencing variables of the coolant performance.
  • the method according to the invention is preferably to be applied to the control of the cooling rate of a casting strand emerging from a continuous casting mold, which is cooled directly onto the surface of the strand by applying coolants which in the process release a gas.
  • the reduction in the coolant output that generally occurs due to the released gas is recorded particularly realistically in the measurements in this method.
  • the advantage of the spatial separation of the casting zone and the measuring zone in the method according to the invention is particularly evident when it is used for the contactless continuous casting of metals in an alternating electromagnetic field. Since the cast strand is practically exclusively through When the fluid coolant solidifies, regulating its performance is of paramount importance.
  • the body carrying the measuring point is attached to the side of the coolant container facing away from the cast strand.
  • the body can also be positioned or installed in conventional components of the continuous casting installation in such a way that at least part of the coolant hits the measuring point on its way from the coolant tank to the cast strand surface.
  • the solution of the task according to the invention is to equip a continuous casting installation with actuators which act on the composition and / or the time-related amount of the coolant dispensed, with a guide device which comprises the following elements: at least one body with good thermal conductivity; at least one coolant nozzle, which is connected to the coolant tank and is directed to a measuring point of the body; a heating device acting on this part of the body; at least one temperature sensor installed under the surface of the measuring point of the body; and one with the temperature sensor, the Heater and actuators related data processing system.
  • the heating device can be designed, for example, as an electrical resistance heater or as an induction coil.
  • the area determined as the measuring point of the body does not have to be able to be heated in the measuring position in every embodiment; Devices are also within the scope of the invention in which the measuring points for heating can be brought into a heating position that deviates from the measuring position.
  • a particularly expedient embodiment of the continuous casting installation has two built-in temperature sensors in the measuring point body, which are arranged at a mutual distance of 20 to 200 mm such that one coolant nozzle is directed directly at one of these temperature sensors and the other in the direction of the coolant flowing away lies.
  • the surface of the body is preferably designed in such a way that the path of the incoming and outflowing coolant is approximately the same as the corresponding path of the coolant in the cast strand.
  • the continuous casting installation according to the invention is intended for casting ingots with a rectangular cross-section - for example, strips - it is advantageous to arrange bodies carrying measuring points both in the area of the cross-sectional corners and in the area of the center of the cross-sectional longitudinal sides. Deviations occurring in particular due to locally different pressure conditions of the coolant the coolant output can hereby be recorded and taken into account when optimizing the coolant state.
  • the electromagnetic continuous casting plants shown in FIGS. 1 and 2 have an inductor 8, a coolant tank 3 with coolant nozzles 2 and a screen 9.
  • the system shown in Figure 1 has a body 1 which is attached to the coolant tank 3 on its side facing away from the cast strand 10. The coolant emerges from the coolant container 3 and flows through an opening between the inductor 8 and the screen 9 onto the surface of the cast strand 10.
  • the cast strand 10 consists of the aluminum alloy AA 3004 and has a rectangular cross section of 500 mm ⁇ 1600 mm. Approx. 600 liters of coolant are applied to the cast strand surface every minute.
  • the coolant container 3 contains a mixture of water and NaHCO3 in a proportion by weight of about 0.3% in the pouring phase. After the pouring phase, with a cast strand length of 100 mm, the addition of NaHC03 in the coolant tank 3 is stopped.
  • a partial flow from the coolant tank 3 is directed through a coolant nozzle 2 to a first measuring point of the body 1.
  • a temperature sensor 5 is installed under the impact area. This directly measures the surface temperature and is of the type of the temperature probe described in EP-A-0 162 809. At a distance of 70 mm, an analog temperature sensor 5 'is installed vertically below it. This second measuring point lies in the outflow area of the coolant which has impinged on the first measuring point.
  • the two temperature sensors 5, 5 'comprising the area of the body 1 is heated by a built-in heater 4, which is designed as an electrical resistance heater, controlled. The heating power required to maintain a constant mean temperature is measured and the corresponding information is transmitted to a data processing system 7.
  • the mean temperature is calculated from the temperature values measured with the temperature sensors 5 and 5 'and transmitted to the data processing system 7.
  • the cast strand surface acted upon by the coolant has a temperature of approximately 420 ° C. in the area of impact.
  • the first measuring point of the body 1 is kept at a temperature of about 450 ° C. in the temperature sensor 5.
  • a CO2 gas is split off from the NaHCO3 contained in the pouring phase in the coolant, which forms a film there, which considerably reduces the cooling capacity compared to pure water.
  • the coolant tank 3 is provided on the supply side with actuators 6, which act on the one hand on the NaHCO3 dosage and on the other influence the water pressure.
  • the actuators 6 are with connected to the data processing system 7 and are controlled by this on the basis of a comparison of the information originating from the heating device 4 and from the temperature sensors 5, 5 'with predetermined reference variables.
  • the embodiment shown in FIG. 2 uses the screen 9 as the body 1.
  • the measuring points are arranged on the inside of the screen 9 in such a way that they are struck by the coolant which flows from the coolant tank 3 to the cast strand 10.
  • Temperature sensors 5 are installed at the measuring point under the surface of the screen 9.
  • the inductor 8 acts as a heating device 4, which keeps the screen 9 at an equilibrium temperature at constant current and constant cooling capacity of the coolant.
  • the temperature sensors 5 are connected to a data processing system 7, which in turn is connected to the actuators 6 attached to the coolant tank 3 and receives information about the current intensity prevailing in the inductor 8.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
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  • Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)

Abstract

Ein Verfahren zur Leitung der Abkühlgeschwindigkeit eines aus einer Stranggiesskokille austretenden Gussstranges, der durch Aufbringen eines fluiden Kühlmittels unmittelbar auf die Strangoberfläche gekühlt wird, umfasst das fortlaufende Messen der Kühlleistung und die Beeinflussung der Zusammensetzung und/oder der zeitbezogenen Abgabemenge des Kühlmittels im Sinne einer Angleichung an die geforderte Kühlleistung. Dabei wird die Messung der Kühlleistung unter Verwendung von nicht mit dem Gussstrang in Berührung gekommenem Kühlmittel an mindestens einer Stelle ausserhalb des Gussstranges durchgeführt. Eine entsprechende Stranggiessanlage ist mit auf die Zusammensetzung und/oder die zeitbezogene Menge des abgegebenen, fluiden Kühlmittels einwirkenden Stellgliedern (6) ausgestattet und umfasst mindestens einen Körper (1) mit guter thermischer Leitfähigkeit; mindestens eine Kühlmitteldüse (2), welche mit dem Kühlmittelbehälter (3) in Verbindung steht und auf eine Messstelle des Körpers (1) gerichtet ist; eine auf diese Stelle einwirkende Heizvorrichtung (4); mindestens einen, unter der Oberfläche der Messstelle des Körpers (1) eingebauten Temperaturfühler (5, 5'); und eine mit dem Temperaturfühler (5, 5'), der Heizvorrichtung (4) und den Stellgliedern (6) in Verbindung stehende Datenverarbeitungsanlage (7).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Verfahren zur Leitung der Ab­kühlgeschwindigkeit eines aus einer Stranggiesskokille aus­tretenden Gussstranges, der durch Aufbringen eines fluiden Kühlmittels unmittelbar auf die Strangoberfläche gekühlt wird, durch Regelung der Kühlleistung des Kühlmittels, um­fassend fortlaufendes Messen der Kühlleistung, Vergleichen dieser Messwerte mit der Führungsgrösse der geforderten Kühlleistung und Beeinflussen der Zusammensetzung und/oder der zeitbezogenen Abgabemenge des Kühlmittels im Sinne ei­ner Angleichung an die Führungsgrösse.
  • Zudem liegt im Rahmen der Erfindung eine Stranggiessanlage mit auf die Zusammensetzung und/oder die zeitbezogene Menge des abgegebenen Kühlmittels einwirkenden Stellgliedern, ausgestattet mit einer Leiteinrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
  • Beim Stranggiessen mit direkter Kühlung wird dem aus der Kokille austretenden Gussstrang durch Beaufschlagen der Strangoberfläche mit einem fluiden Kühlmittel unmittelbar unterhalb der Kokille Wärme entzogen. Die Wärmeentzugsrate und die resultierende Abkühlgeschwindigkeit beeinflussen in hohem Masse das Gefüge des Gussstrangs und insbesondere die Ausgestaltung der Gussstrangoberfläche. Gewöhnlich wird vom Giessbeginn bis zum Giessabbruch das Kühlmittel in einer zeitbezogen konstanten Menge abgegeben. Um den speziellen Gegebenheiten in der Angiessphase Rechnung zu tragen, wurde eine Reihe von Verfahren und Vorrichtungen entwickelt, wel­che die Kühlintensität in dieser Phase verändern -- in der Regel reduzieren -- helfen. Insbesondere für das berüh­rungslose, vertikal abwärts gerichtete Stranggiessen von Metallen im elektromagnetischen Wechselfeld wird beispiels­weise in der EP-B-0 015 870 eine feine Regulierung des Kühlmittel-Auftreffwinkels und -Auftreffbereichs durch eine kontrollierte Umlenkung des Kühlmittelstrahls vorgeschla­gen, um damit die Erstarrungsbedingungen den verschiedenen Giesslegierungen und Giessgeschwindigkeiten optimal anpas­sen zu können. In der EP-B-062 606 ist zur Vermeidung einer konvexen Wölbung des Strangfusses durch nicht-stationäre Kühlbedingungen in der Angiessphase eine parallel zur Giessstrangachse bewegbare Ablenkfläche mit Ausnehmungen vorgesehen, welche zumindest in der Angiessphase in die Bahn des Kühlmittels eingeschoben wird. Die EP-B-0 082 810 beschreibt eine weitere Methode zur Verminderung der bei zu schroffer Abkühlung des Stranges auftretenden Wölbung des Strangfusses. Dabei wird dem Kühlmittel zumindest während der Angiessphase eine Substanz beigemischt, die beim Auf­treffen auf die heisse Strangoberfläche ein Gas als Zer­setzungsprodukt abgibt, welches dort einen den Wärmeabfluss vermindernden Isolierfilm bildet. Aus der EP-A-0 127 577 ist zudem ein Verfahren zum Stranggiessen bekannt, bei wel­chem der entstehende Strang mittels Kohlendioxid enthalten­dem Wasser gekühlt wird, wobei die zugesetzte Menge an Kohlendioxid während des Anfahrvorganges konstant gehalten, jedoch seine Konzentration innerhalb des Kühlmittels durch Erhöhung des Wasserzuflusses vermindert und gleichzeitig der thermiche Kontakt zwischen Strangoberfläche und Kühl­ mittel erhöht wird. Die Zufuhr des Kohlendioxids soll dabei nach dem Anfahrvorgang oder nach Unterschreiten eines bestimmten Kohlendioxid-Konzentrationswertes unterbrochen werden.
  • Bei all diesen Verfahren wird jedoch nicht berücksichtigt, dass Schwankungen der Kühlmittelqualität beispielsweise durch Schwankungen der Temperatur oder der Verunreinigung, sowie Druckunterschiede auftreten können, welche die Kühl­leistung erheblich beeinflussen.
  • Zur teilweisen Beseitigung dieses Mangels ist aus der DE-A-19 41 816 ein Verfahren zur Regelung der Abkühlungsge­schwindigkeit von langgestreckten, sich bewegenden, heissen Gegenständen aus Aluminium oder Aluminiumlegierungen -- ­insbesondere von aus der Kokille austretenden Gusssträngen -- bekannt, bei welchen die Regelung der Abkühlungsge­schwindigkeit in Abhängigkeit von der Oberflächentemperatur des sich bewegenden Gegenstandes erfolgt. Im Beispiel einer Kühlung mittels eines Flüssikeits-Luft-Gemisches wird dort vorgeschlagen, die Wassermenge, den Wasserdruck sowie die Gemischzusammensetzung nach Massgabe der gemessenen Ober­flächentemperatur zu beeinflussen. Da speziell bei Alumi­niumwerkstoffen die Anwendung eines Strahlungspyrometers infolge unterschiedlichen Emissionsvermögens des Aluminiums und des Aluminiumoxids bei schwankender Oxidhautdicke prob­lematisch ist, wird dort ein Stechpyrometer eingesetzt.
  • Solche Oberflächenmessungen sind jedoch aufwendig und stö­rungsanfällig. Die Platzverhältnisse bei Stranggiessanlagen erschweren zudem die Installation dieser Messeinrich­tungen. Insbesondere beim Giessen von Metallen im elektro­magnetischen Wechselfeld stören solche in unmittelbarer Nähe der Gussstrangoberfläche angeordneten Vorrichtungen den Giessablauf.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfah­ren der eingangs genannten Gattung zu schaffen, mittels welchem der Beitrag der Kühlleistung des Kühlmittels zur Leitung der Abkühlgeschwindigkeit des Gussstranges kontrol­liert werden kann, ohne die unmittelbare Umgebung dieses Gussstranges zu stören bzw. durch diese gestört zu werden.
  • Weiter soll ein Stranggiessanlage geschaffen werden, welche zur Durchführung dieses Verfahrens ausgestattet ist.
  • In bezug auf das Verfahren wird die Aufgabe erfindungsge­mäss dadurch gelöst, dass die Messung der Kühlleistung un­ter Verwendung von nicht mit dem Gussstrang in Berührung gekommenem Kühlmittel an mindestens einer Stelle ausserhalb des Gussstranges durchgeführt wird.
  • Im Falle eines geschlossenen Kühlmittelkreislaufs darf das zur Messung verwendete Kühlmittel innerhalb desselben Zyk­lus nicht bereits mit dem Gussstrang in Berührung gekommen sein.
  • Das Kühlmittel kann nach der Messung der Gussstrang­oberfläche zugeführt oder direkt abgeführt bzw. rezykliert werden.
  • In einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemässen Ver­fahrens wird ein Teil des zur Strangkühlung verwendbaren fluiden Kühlmittels auf mindestens eine Messstelle ausser­halb des Gussstranges gelenkt. Diese Messstelle muss hier­bei eine definierte Temperatur aufweisen, welche höher liegt als die Temperatur des auftreffenden Kühlmittels. Mittels Temperaturmessungen an der beaufschlagten Stelle wird dort die Kühlleistung des Kühlmittels überwacht. Ab­weichungen von einem vorgegebenen soll-Verlauf der gemesse­nen Temperatur lösen eine Korrektur der Kühlmittelzusammen­setzung und/oder des Kühlmitteldrucks aus. Besonders gün­stig ist es, die Messstellentemperatur möglichst nahe der Oberflächentemperatur des Gussstrangs im Bereich des Kühl­mittelaufpralls zu wählen. Die Abweichung der absoluten Temperaturen soll 20 % jedenfalls nicht überschreiten. Da­mit kann die Gefahr grosser, temperaturbedingter Unter­schiede im qualitativen Kühlverhalten eingeschränkt werden.
  • Eine zweckmässige Ausführung besteht darin, den zur Messung bestimmte Teil des Kühlmittels auf einen lokal kontrolliert beheizten Körper zu lenken. Dabei kann die Heizung konti­nuierlich oder in definierten Intervallen auf den als Mess­stelle dienenden Bereich des Körpers einwirken. Zur Erfül­lung der hohen Anforderungen der Kühlleistungs-Messung ha­ben sich folgende beiden Methoden als besonders geeignet erwiesen: Die Temperatur der mit dem Kühlmittel beauf­schlagten Messstelle wird konstant gehalten, die hierfür benötigte Heizleistung wird gemessen und mit einer vorgege­benen Führungsgrösse verglichen, wonach das Kühlmittel nach Massgabe der Abweichung beeinflusst wird. Die zweite Metho­de besteht darin, die Messstelle während einem vorgegebenen Zeitintervall nicht oder nur mit reduzierter Leistung zu beheizen und den sich dabei einstellenden Temperaturabfall als Mass für die aktuelle Kühlmittelleistung zu verwenden. Zwischen diesen Intervallen wird der als Messstelle dienen­de Bereich des Körpers wieder auf die ursprüngliche Tempe­ratur geheizt.
  • Ein bevorzugtes Verfahren im Rahmen der Erfindung benutzt sowohl Messstellen, in deren Bereich das Kühlmittel direkt auftrifft, als auch solche in einer Rieselzone, in welcher das bereits aufgetroffene Kühlmittel der Körperoberfläche entlang, im wesentlichen parallel zu dieser, abfliesst. In­formationen aus diesen unterschiedlichen Kühlzonen ermögli­chen zusätzliche Rückschlüsse, welche dazu dienen, die ver­schiedenen Einflussgrössen der Kühlmittelleistung gezielt zu korrigieren.
  • Das erfingunsgemässe Verfahren ist bevorzugt anzuwenden auf die Steuerung der Abkühlgeschwindigkeit eines aus einer Stranggiesskokille austretenden Gussstranges, der durch Aufbringen solcher Kühlmittel unmittelbar auf die Strang­oberfläche gekühlt wird, welche hierbei ein Gas freiset­zen. Die in der Regel auftretende Reduktion der Kühlmittel­leistung durch das freigesetzte Gas wird bei den Messungen in diesem Verfahren besonders wirklichkeitsnah erfasst.
  • Der Vorteil der räumlichen Trennung der Giesszone und der Messzone im erfindungsgemässen Verfahren kommen bei seiner Anwendung auf das berührungslose Stranggiessen von Metallen im elektromagnetischen Wechselfeld besonders zur Geltung. Da der Gussstrang hierbei praktisch ausschliesslich durch das fluide Kühlmittel zur Erstarrung gebracht wird, ist eine Regelung der Leistung derselben von höchster Bedeu­tung.
  • Die Besonderheiten der Oberfläche von Gussträngen aus Alu­minium und Aluminiumlegierungen prädestinieren die Anwen­dung dieses von der Gussstrangoberfläche unabhängigen Re­gelverfahrens.
  • In einer bevorzugten Ausführung der erfindungsgemässen Stranggiessanlage ist der die Messstelle tragende Körper auf der dem Gussstrang abgewandten Seite des Kühlmittelbe­hälters angebracht. Der Körper kann jedoch auch so positi­oniert oder in konventionelle Bestandteile der Stranggiess­anlage eingebaut werden, dass zumindest ein Teil des Kühl­mittels auf seinem Weg vom Kühlmittelbehälter zur Guss­strangoberfläche auf die Messstelle trifft.
  • In bezug auf die Vorrichtung besteht die erfindungsgemässe Lösung der Aufgabe darin, eine Stranggiessanlage mit auf die Zusammensetzung und/oder die zeitbezogene Menge des ab­gegebenen Kühlmittel einwirkenden Stellgliedern mit einer Leiteinrichtung auszustatten, welche folgende Elemente um­fasst: mindestens einen Körper mit guter thermischer Leit­fähigkeit; mindestens eine Kühlmitteldüse, welche mit dem Kühlmittelbehälter in Verbindung steht und auf eine Mess­stelle des Körpers gerichtet ist; eine auf diese Stelle des Körpers einwirkende Heizvorrichtung; mindestens einen, un­ter der Oberfläche der Messstelle des Körpers eingebauter Temperaturfühler; und eine mit dem Temperaturfühler, der Heizvorrichtung und den Stellgliedern in Verbindung stehen­de Datenverarbeitungsanlage.
  • Die Heizvorrichtung kann beispielsweise als elektrische Widerstandsheizung oder als Induktionsspule ausgebildet sein. Der als Messstelle des Körpers bestimmte Bereich muss nicht in jeder Ausführung in der Messposition beheizt wer­den können; im Rahmen der Erfindung liegen auch Vorrich­tungen, in welchen die Messstellen zur Beheizung in eine von der Messposition abweichende Heizposition gebracht wer­den können.
  • Eine besonders zweckmässige Ausführung der Stranggiessan­lage weist im Messstellen-Körper zwei eingebaute Tempera­turfühler auf, welche in einem gegenseitigen Abstand von 20 bis 200 mm derart angeordnet sind, dass eine Kühlmitteldüse direkt auf einen dieser Temperaturfühler gerichtet ist und der andere in der Richtung des hiervon abströmenden Kühl­mittels liegt. Die Oberfläche des Körpers ist hierbei be­vorzugt so gestaltet, dass die Bahn des auftreffenden und abströmenden Kühlmittels in etwa der entsprechenden Bahn des Kühlmittels beim Gussstrang gleicht.
  • Ist die erfindungsgemässe Stranggiessanlage zum Giessen von Barren mit rechteckigem Querschnitt -- beispielsweise Bän­dern -- bestimmt, so ist es vorteilhaft, sowohl im Bereich der Querschittsecken, als auch im Bereich der Mitte der Querschnittslängsseiten, Messstellen-tragende Körper anzu­ordnen. Insbesondere aufgrund örtlich unterschiedlicher Druckverhältnisse des Kühlmittels auftretende Abweichungen der Kühlmittelleistung können hiermit erfasst und bei der Optimierung des Kühlmittelzustandes berücksichtigt werden.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in den
    Figuren 1 und 2 je einen schematisierten Querschnitt durch einen Teil einer erfindungsgemässen
    Stranggiessanlage mit einem Gussstrang.
  • Die in den Figuren 1 und 2 dargestellten elektromagneti­schen Stranggiessanlagen weisen einen Induktor 8, ein Kühl­mittelbehälter 3 mit Kühlmitteldüsen 2 und einen Schirm 9 auf. Die in Figur 1 dargestellte Anlage weist einen Körper 1 auf, welcher am Kühlmittelbehälter 3 auf seiner dem Guss­strang 10 abgewandten Seite befestigt ist. Das Kühlmittel tritt aus dem Kühlmittelbehälter 3 und strömt durch eine Oeffnung zwischen dem Induktor 8 und dem Schirm 9 auf die Oberfläche des Gussstranges 10.
  • Der Gusstrang 10 besteht aus der Aluminiumlegierung AA 3004 und weist einen rechteckigen Querschnitt von 500 mm × 1600 mm auf. Auf die Gussstrangoberfläche werden pro Minute ca. 600 Liter Kühlmittel aufgebracht.
  • Der Kühlmittelbehälter 3 enthält in der Angiessphase ein Gemisch aus Wasser und NaHCO₃ in einem Gewichtsanteil von ca. 0.3 %. Nach Abschluss der Angiessphase, bei einer Guss­stranglänge von 100 mm, wird die Zugabe von NaHC03 in den Kühlmittelbehälter 3 abgestellt.
  • Ein Teilstrom aus dem Kühlmittelbehälter 3 wird durch eine Kühlmitteldüse 2 auf eine erste Messstelle des Körpers 1 gelenkt. Unter dem Aufprallbereich ist ein Temperaturfühler 5 eingebaut. Dieser misst unmittelbar die Oberflächentempe­ratur und ist vom Typus der in EP-A-0 162 809 beschriebenen Temperatursonde. In einem Abstand von 70 mm hierzu ist ver­tikal darunter ein analoger Temperaturfühler 5′ eingebaut. Diese zweite Messstelle liegt im Abströmbereich des auf die erste Messstelle geprallten Kühlmittels. Der die beiden Temperaturfühler 5, 5′ umfassende Bereich des Körper 1 wird durch eine eingebaute Heizvorrichtung 4, die als elektri­sche Widerstandsheizung gestaltet ist, kontrolliert be­heizt. Die zur Aufrechterhaltung einer konstanten Mittel­temperatur benötigte Heizleistung wird gemessen und die entsprechende Information einer Datenverarbeitungsanlage 7 übermittelt. Die Mitteltemperatur wird aus den mit den Tem­peraturfühlern 5 und 5′ gemessenen und der Datenverarbei­tungsanlage 7 übermittelten Temperaturwerten errechnet.
  • Die mit dem Kühlmittel beaufschlagte Gussstrangoberfläche weist im Auftreffbereich eine Temperatur von etwa 420 °C auf. Die erste Messstelle des Körpers 1 wird beim Tempera­turfühler 5 auf einer Temperatur von etwa 450 °C gehalten. Sowohl auf der Gussstrangoberfläche als auch auf der Ober­fläche des Körpers 1 wird vom in der Angiessphase im Kühl­mittel enthaltenen NaHCO₃ ein CO₂-Gas abgespalten, welches dort einen Film bildet, der die Kühlleistung im Vergleich zu reinem Wasser erheblich reduziert. Der Kühlmittelbehäl­ter 3 ist zufuhrseitig mit Stellgliedern 6 versehen, welche zum einen auf die NaHCO₃-Dosierung einwirken und zum andern den Wasserdruck beeinflussen. Die Stellglieder 6 sind mit der Datenverarbeitungsanlage 7 verbunden und werden von dieser aufgrund eines Vergleichs der von der Heizvorrich­tung 4 sowie von den Temperaturfühlern 5,5′ stammenden In­formationen mit vorgegebenen Führungsgrössen gesteuert.
  • Die in der Figur 2 dargestellte Ausführung benutzt den Schirm 9 als Körper 1. Die Messstellen sind auf der Innen­seite des Schirms 9 so angebracht, dass sie vom Kühlmittel getroffen werden, welches vom Kühlmittelbehälter 3 zum Gussstrang 10 strömt. Bei der Messstelle unter der Ober­fläche des Schirms 9 sind Temperaturfühler 5 eingebaut. Der Induktor 8 wirkt als Heizvorrichtung 4, welche den Schirm 9 bei konstanter Stromstärke und konstanter Kühlleistung des Kühlmittels auf einer Gleichgewichtstemperatur hält. Auch in dieser Ausführung sind die Temperaturfühler 5 mit einer Datenverarbeitungsanlage 7 verbunden, welche ihrerseits mit den am Kühlmittelbehälter 3 angebrachten Stellgliedern 6 in Verbindung steht und Information über die im Induktor 8 herrschende Stromstärke empfängt.

Claims (14)

1. Verfahren zur Leitung der Abkühlgeschwindigkeit eines aus einer Stranggiesskokille austretenden Gussstranges, der durch Aufbringen eines fluiden Kühlmittels unmit­telbar auf die Strangoberfläche gekühlt wird, durch Re­gelung der Kühlleistung des Kühlmittels, umfassend fortlaufendes Messen der Kühlleistung, Vergleichen die­ser Messwerte mit der Führungsgrösse der geforderten Kühlleistung und Beeinflussung der Zusammensetzung und/oder der zeitbezogenen Abgabemenge des Kühlmittels im Sinne einer Angleichung an die Führungsgrösse,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Messung der Kühlleistung unter Verwendung von nicht mit dem Gussstrang in Berührung gekommenem Kühl­mittel an mindestens einer Stelle ausserhalb des Guss­stranges durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Kühlmittels auf mindestens eine ausserhalb des Gussstranges befindliche Messstelle definierter Temperatur oberhalb der Kühlmitteltemperatur gelenkt wird und dort die Kühlleistung mittels Temperaturmes­sungen überwacht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die absolute Temperatur der Messstelle nicht mehr als 20% von derjenigen der Gussstrangoberfläche an deren Kühlmittel-Aufprallstelle abweicht.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich­net, dass das Kühlmittel auf einen lokal kontrolliert beheizten Körper gelenkt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung der Kühlleistung die zur Konstanthaltung der Messstellentemperatur benötigte Heizleistung ge­messen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Messung der Kühlleistung der sich in einem vorgege­benen Zeitintervall mit reduzierter oder wegfallender Heizleistung einstellende Abfall der Messstellentempe­ratur gemessen wird.
7. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Messstellen sich so­wohl im Aufprallbereich das Kühlmittel als auch in einer flussabwärts liegenden Rieselzone, in welcher der Kühlmittelstrom im wesentlichen parallel zur Körper­oberfläche verläuft, befinden.
8. Anwendung des Verfahrens nach wenigstens einem der An­sprüche 1 bis 7 auf die Steuerung der Abkühlgeschwin­digkeit eines aus einer Stranggiesskokille austretenden Gussstranges, der durch Aufbringen eines Kühlmittels unmittelbar auf die Strangoberfläche gekühlt wird, wo­bei aus dem Kühlmittel ein Gas freigesetzt wird.
9. Anwendung nach Anspruch 8 auf das berührungslose Stranggiessen von Metallen im elektromagnetischen Wech­selfeld.
10. Anwendung nach Anspruch 8 oder 9 auf das Stranggiessen von Aluminium oder Aluminiumlegierungen.
11. Stranggiessanlage mit auf die Zusammensetzung und/oder die zeitbezogene Menge des abgegebenen, fluiden Kühl­mittels einwirkenden Stellgliedern (6), ausgestattet mit einer Leiteinrichtung zur Durchführung des Verfah­rens nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, um­fassend:
mindestens einen Körper (1) mit guter thermischer Leit­fähigkeit; mindestens eine Kühlmitteldüse (2), welche mit dem Kühlmittelbehälter (3) in Verbindung steht und auf eine Messstelle des Körpers (1) gerichtet ist; eine auf diese Stelle des Körpers (1) einwirkende Heizvor­richtung (4); mindestens einen, unter der Oberfläche der Messstelle des Körpers (1) eingebauten Temperatur­fühler (5, 5′); und eine mit dem Temperaturfühler (5, 5′), der Heizvorrichtung (4) und den Stellgliedern (6) in Verbindung stehende Datenverarbeitungsanlage (7).
12. Stranggiessanlage nach Anspruch 11, dadurch gekenn­zeichnet, dass der Körper (1) auf der dem Gussstrang abgewandten Seite des Kühlmittelbehälters (3) ange­bracht ist.
13. Stranggiessanlage nach Anspruch 11 oder 12, dadurch ge­kennzeichnet, dass der Körper (1) in einem gegenseiti­ gen Abstand von 20 bis 200 mm 2 Temperaturfühler (5, 5′) aufweist, wobei die Kühlmitteldüse (2) auf den Be­reich des einen Temperaturfühlers (5) gerichtet ist und der andere Temperaturfühler (5′) in Abströmrichtung hiervon angeordnet ist.
14. Stranggiessanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 11 bis 13 zum Giessen von Barren mit rechteckigem Quer­schnitt, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl im Bereich der Querschnittsecken, als auch im Bereich der Mitte der Querschnittslängsseiten Messstellen-tragende Kör­per (1) angeordnet sind.
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