EP0842001A1 - Plattenkokille zur erzeugung von strängen aus stahl - Google Patents

Plattenkokille zur erzeugung von strängen aus stahl

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EP0842001A1
EP0842001A1 EP96930954A EP96930954A EP0842001A1 EP 0842001 A1 EP0842001 A1 EP 0842001A1 EP 96930954 A EP96930954 A EP 96930954A EP 96930954 A EP96930954 A EP 96930954A EP 0842001 A1 EP0842001 A1 EP 0842001A1
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side walls
mold
plate mold
mold according
temperature sensors
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Fritz-Peter Prof.Dr.-Ing. Pleschiutschnigg
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Mannesmann AG
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    • 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
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
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    • B22D11/055—Cooling the moulds
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    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
    • B22D11/22—Controlling or regulating processes or operations for cooling cast stock or mould

Definitions

  • the invention relates to a plate mold for producing strands of steel, in particular thin slabs, with water-cooled narrow side walls that can be clamped between wide side walls and with devices for adjusting the cavity formed by the narrow and wide side walls into different strand dimensions and the casting cone and with an oscillation device.
  • Mold walls have cooling chambers that include certain cooling areas.
  • Measuring elements for determining the amount of heat dissipated or the cooling capacities are connected to the water supply and drain lines on the broad sides. Furthermore, an average value of the cooling capacity of the cooling chambers is simultaneously formed in the measuring elements, which is fed to an average former with which the conicity of the narrow sides can be controlled.
  • the broad side walls are divided into at least three mutually independent cooling segments in the casting direction. These cooling segments are arranged in such a way that the respective outer ones have the same structure and enclose between them a middle segment which can be divided into several zones.
  • actuators are used to control:
  • Outlet water temperature and the amount of water measured, the amounts of water can also be controlled independently.
  • the arrangement according to the invention in at least three zones and the comparison of the specific heat flows in these zones with respect to one another makes it possible to recognize an asymmetry, particularly in relation to that in the immersion pouring area. A non-uniform heat transfer due to turbulence of the steel in the mold can also be seen.
  • a possible deviation in the center of the mold goes hand in hand with longitudinal cracks in the surface of the strand to breakthroughs (adhesive). These longitudinal cracks occur particularly in the middle slab area next to the center axis in the area of the immersion spout, that is to say in the area of the relatively thinner slag lubrication film.
  • This thinner slag lubrication film leads to an increased heat flow and thus to a non-uniform partial strand shell formation with regard to the increased Thickness, the reduced temperature and the increased shrinkage.
  • This non-uniform partial strand shell formation leads to longitudinal cracks and, in extreme cases, to the sticking of the strand in the middle of the broadside of the mold and to breakthrough.
  • the device reveals a migration of the strand in the direction of one of the narrow sides with a corresponding risk of breakthrough due to hangers, which can then be counteracted by conicity control.
  • the invention therefore not only allows the casting parameters to be changed during the casting, in particular for securing breakthroughs, but also the development of the mold shape in conjunction with the immersion pouring mold, both inside and outside, and of the casting powder to form an optimal “mold” system.
  • FIG. 1 shows schematically the structure of a plate mold in cross section and FIG. 2 in longitudinal section.
  • a top view of the mold is shown in the upper part of the picture.
  • a straight-walled mold is shown for the continuous casting of slabs.
  • the broad sides have a first side segment 11 and a center segment 13, each of which has chambers, or a first segment 21 and a center segment 23, which have vertically arranged bores for guiding the cooling water.
  • a narrow side 31 adjustable via an adjusting device 33 is clamped between the broad sides.
  • a so-called dent mold is shown in the right part of the picture. It has a width segment 12 and also a center segment 13, each of which has cooling chambers, or a side segment 22 and a center segment 23, which has cooling bores.
  • the center segments 13 and 23 are further divided into zones 14 and 15 or 24 and 25.
  • a narrow side 32 is clamped between the broad sides 12 and 22 and is adjustable for an adjusting device 33 by means of an actuator 63.
  • the broad sides 11 to 15 and 21 to 25 and the narrow sides 31 and 32 have feeders 51, 53, 55, 57 and discharges 52, 54, 56 and 58 through which a
  • Coolant can be supplied and removed.
  • An immersion pouring tube 41 or 42 is introduced into the mold interior of the mold.
  • thermal sensors 61 and 64 are arranged, which are connected to a controller 62, which acts on the actuator 63 or an oscillation device, not shown .
  • the side view of the mold is shown with the identical positions already mentioned.
  • the lower adjusting device 34 or 36 of the narrow sides 31 or 32 is shown.
  • the die mouth is designated 29 Position list
  • Coolant system 51 Inlet side segment 1 52 Drain side segment 1 53 Center segment feed

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Description

Plattenkokille zur Erzeugung von Strängen aus Stahl
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Plattenkokille zur Erzeugung von Strängen aus Stahl, insbesondere Dünnbrammen, mit wassergekühlten Schmalseitenwänden, die zwischen Breitseitenwänden einklemmbar sind und mit Einrichtungen zum Verstellen des von den Schmal- und Breitseitenwänden geformten Hohlraums in verschiedene Strangabmessungen sowie des Gießkonus und mit einer Oszillationseinrichtung.
Aus DE 24 15 224 C3 ist eine Plattenkokille für Brammen bekannt, deren
Kokillenwände Kühlkammern besitzen, die bestimmte Kühlbereiche umfassen. An die Wasserzu- und -abflußleitungen der Breitseiten sind Meßglieder zur Bestimmung der abgeführten Wärmemenge bzw. der Kühlleistungen angeschlossen. Weiterhin wird in den Meßgliedern gleichzeitig ein Durchschnittswert der Kühlleistung der Kühlkammern gebildet, welcher einem Durchschnittsbildner zugeleitet wird, mit dem die Konizität der Schmalseiten gesteuert werden kann.
Aus DE 41 17 073 C2 ist es bekannt, mit Hilfe einer kalorimetrischen Messung an eine Brammenkokille, insbesondere einer rechteckigen oder bombierten Dünnbrammenkokille, den integralen und spezifischen Wärmetransport an jeder einzelnen Kupferplatte zu bestimmen. Ein "one Iine"-Vergleich der spezifischen Wärmeströme von der dem Stahl zugewandten Kupferplattenseite, den sogenannten hot face, zur wassergekühlten Seite speziell der Schmalseiten, mit denen der zwei Breitseiten ermöglicht die Regelung der Schmalseitenkonizitäten unabhängig von den im einzelnen gewählten Gießparametern.
In nachteiliger Weise kann bei den o. g. Plattenkokillen keine differenzierte Aussage über den partiellen Wärmestrom über die Kokillenbreite gemacht werden. Darüber hinaus sind die eingesetzten Temperaturfühler für ein sicheres Gießen bei Gießgeschwindigkeiten oberhalb von 1 ,5 m/min nicht geeignet. Die Erfindung hat sich daher das Ziel gesetzt, eine gattungsgemäße Plattenkokille für Gießgeschwindigkeit zwischen 1 ,5 und 8 m/min zu schaffen, die eine einfache und sichere Temperaturführung einschließlich der Breitseitenmitte im Bereich des Tauchausgusses ermöglicht.
Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Sich daran anschließende Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Erfindungsgemäß sind die Breitseitenwände in Gießrichtung in mindestens drei voneinander unabhängige Kühlsegmente aufgeteilt. Diese Kühlsegmente sind in der Weise angeordnet, daß die jeweils äußeren den gleichen Aufbau aufweisen und zwischen sich ein mittleres Segment, das in mehrere Zonen aufgeteilt sein kann, einschließen.
Durch diese Anordnung kann eine differenzierte Aussage über den partiellen Wärmestrom über die Kokillenbreite gemacht werden. Hiermit werden die Wärmestromdifferenzen über die Brammenbreite berücksichtigt, so daß die zugrunde liegenden Messungen sich integral über die Kokillenbreite und die Kokillenhöhe partiell erfassen lassen. Um für das sichere Gießen von Brammen und speziell von Dünnbrammen besonders bei Gießgeschwindigkeiten zwischen 1 ,5 und 8 m/min ist die Kenntnis des spezifischen Wärmeübergangs der Breitseiten besonders in der Brammenmitte von Bedeutung. Hiermit wird die Möglichkeit eröffnet, im Bereich des Tauchausgusses im Vergleich zum Rest der Breitseiten und zu den Schmalseiten eine gleichförmige Kühlleistung über die gesamte Kokillenbreitseite und damit über die gesamte Brammenbreite zu erreichen und Störungen zu vermeiden, die durch folgende Einflüsse hervorgerufen werden:
strömungsschattenbedingt durch den Tauchausguß relativer Schlackenmangel und damit Schmierfilmdicke durch verringerte aktive Dicke über die Brammenbreite für die Erschmelzung von Gießpulver zu Gießschlacke hohe Membranwirkung der Strangschale in der Brammenmitte Strömungssymmetrie bezogen auf die Mittenachse des Stranges in Gießrichtung Turbulenzen des Gießspiegels über die Brammenbreite.
Zur Bestimmung einer differenzierten spezifischen Wärmestromdichte über die Breite der Kokille und im Bereich der Schmalseiten bzw. über die Bramme und damit der Möglichkeit, Einfluß auf ein sicheres Gießen zu nehmen, werden Aktuatoren eingesetzt zur Steuerung:
- der Konizität der Tauchausgußposition und somit der Eintauchtiefe während des Gießens die Beurteilung der eventuell bedingten Strömungsänderung im Tauchausguß z.B. durch Oxidablagerungen.
Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, sowohl den Tauchausguß wie auch die Kokillenform einzeln wie auch gemeinsam zu optimieren.
Durch das Messen der Wasserauslauftemperatur im Vergleich zur Einlauftemperatur innerhalb der einzelnen drei Zonen besteht die Möglichkeit der Optimierung der Kühlwasserregelung. In jeder Zone wird dabei die Einlauf- und
Auslaufwassertemperatur sowie die Wassermenge gemessen, wobei die Wassermengen auch unabhängig voneinander regelbar sein können.
Die erfindungsgemäße Anordnung in mindestens drei Zonen und der Vergleich der spezifischen Wärmeströme in diesen Zonen zueinander erlaubt es, eine Unsymmetrie besonders zu dem im Tauchausgußbereich zu erkennen. Ein ungleichförmiger Wärmedurchgang bedingt durch Turbulenzen des Stahles in der Kokille ist ebenfalls erkennbar.
Eine mögliche Abweichung in der Kokillenmitte geht einher mit Längsrissen in der Strangoberfläche bis hin zu Durchbrüchen (Klebern). Diese Längsrisse treten besonders im mittleren Brammenbereich neben der Mittenachse im Bereich des Tauchausgusses, also im Bereich des relativ dünneren Schlackenschmierfilms auf. Dieser dünnere Schlackenschmierfilm führt zu einem erhöhten Wärmestrom und damit zu einer ungleichförmigen partiellen Strangschalenausbildung hinsichtlich der erhöhten Dicke, der verringerten Temperatur und der erhöhten Schrumpfung. Diese ungleichförmige partielle Strangschalenausbildung führt zu Längsrissen und im Extremfall zum Kleben des Stranges in der Mitte der Kokillenbreitseite und zum Durchbruch. Parallel zu diesen Störungen an der Strangschale treten entsprechend thermische partielle Belastungen der Kupferplatte auf, die zur Verringerung der Standzeit führen. Weiterhin läßt die Vorrichtung ein Wandern des Stranges in Richtung eine der Schmalseiten erkennen mit entsprechender Durchbruchgefahr infolge von Hängern, der dann durch Konizitätsregelung entgegengewirkt werden kann.
Die Abweichung des spezifischen Wärmestroms gemessen in kcal/min . m2 bzw. MW/m2 in der mittleren Zone im Vergleich zu den Randzonen gibt ein direktes Maß für das Stellglied betreffend:
- die Schmalseitenkonizität die Kühlwassermenge je Kühlzone der Hubhöhe, Frequenz und/oder Oszillationsform der Kokillenoszillation
Tauchausgußeintauchtiefe während des Gießens.
Die hierbei gewonnenen Erkenntnisse führen zur Optimierung:
der Kokillenform der Gießschlacke und
Tauchausgußform sowohl innen als auch außen in Verbindung mit der Kokillenform.
Die Erfindung erlaubt also nicht nur eine Veränderung der Gießparameter während des Gießens, insbesondere zur Durchbruchsicherung, sondern auch die Entwicklung der Kokillenform im Zusammenspiel mit der Tauchausgußform, sowohl innen wie auch außen und des Gießpulvers zu einem optimalen System "Kokille".
Ein Beispiel der Erfindung ist in der beigefügten Zeichnung dargelegt. Dabei zeigt die Fig. 1 schematisch den Aufbau einer Plattenkokille im Querschnitt und Fig.2 im Längsschnitt.. lm oberen Teil des Bildes ist ein Schnitt in Draufsicht der Kokille gezeigt. Im linken Teil des Bildes ist eine geradwandige Kokille dargestellt zum Stranggießen von Brammen. Die Breitseiten weisen dabei ein erstes Seitensegment 11 und ein Mittensegment 13 auf, die jeweils Kammern besitzen bzw. ein erstes Segment 21 und ein Mittensegment 23, die vertikal angeordnete Bohrungen zur Führung des Kühlwassers besitzen.
Zwischen den Breitseiten ist eine über eine Verstellvorrichtung 33 verstellbare Schmalseite 31 eingeklemmt.
Im rechten Teil des Bildes ist eine sogenannte Beulenkokille dargestellt. Sie weist ein Breitensegment 12 und ebenfalls ein Mittensegment 13 auf, die jeweils Kühlkammern besitzen, bzw. ein Seitensegment 22 und ein Mittensegment 23 auf, das Kühlbohrungen besitzt. Im vorliegenden Beispiel sind die Mittensegmente 13 bzw. 23 in die Zonen 14 und 15 bzw. 24 und 25 weiter aufgeteilt.
Zwischen den Breitseiten 12 und 22 ist eine Schmalseite 32 eingeklemmt, die für eine Verstellvorrichtung 33 mittels eines Aktuators 63 verstellbar ist.
Die Breitseiten 11 bis 15 bzw. 21 bis 25 und die Schmalseiten 31 und 32 besitzen Zuführungen 51 , 53, 55, 57 bzw. Abführungen 52, 54, 56 und 58, durch die ein
Kühlmedium zu- und abführbar ist.
In den Forminnenraum der Kokille ist ein Tauchgießrohr 41 bzw. 42 eingebracht.
In der dem vom Innenraum zugewandten Wand 16 bzw. 26 sind Thermofühler 61 und in die Zu- bzw. Abführleitungen 51 bis 58 Thermofühler 64 angeordnet, die mit einem Regler 62 in Verbindung stehen, der auf den Aktuator 63 oder eine nicht weiter dargestellte Oszillationsvorrichtung wirkt.
Im unteren Teil ist die Seitenansicht der Kokille dargestellt mit den identischen bereits erwähnten Positionen. Ergänzend hierzu ist noch die untere VerStelleinrichtung 34 bzw. 36 der Schmalseiten 31 bzw. 32 dargestellt.
Weiterhin ist die Kokillenmündung mit 29 bezeichnet Positionsliste
Plattenkokille Breitseiten mit Kammer
11 Erstes Seitensegment gerade Kokille
12 Zweites Seitensegment Beulenkokille
13 Mittensegment
14 Erstes Teilsegment
15 Zweites Teilsegment
16 Wand
Plattenkokille Breitseiten mit Bohrungen
21 Erstes Breitseitensegment gerade Kokille
22 Zweites Breitseitensegment Beulenkokille
23 Mittensegment
24 Erstes Teilsegment Mitte
25 Zweites Teilsegment Mitte
26 Wand
29 Kokillenmündung
Schmalseite
31 Gerade Kokille
32 Beulenkokille
33 Obere Versteileinrichtung gerade Kokille 34 Untere VerStelleinrichtung gerade Kokille
35 Obere Versteileinrichtung Beulenkokille
36 Untere VerStelleinrichtung Beulenkokille
Tauchgießrohr 41 Zylindrisches Tauchgießrohr 42 abgeflachtes Tauchgießrohr
Kühlmittelsystem 51 Zufuhr Seitensegment 1 52 Abfluß Seitensegment 1 53 Zufuhr Mittensegment
54 Abfuhr Mittensegement
55 Zufuhr Seitensegment 2
56 Abfuhr Seitensegment 2 57 Zufuhr Schmalseite
58 Abfuhr Schmalseite
Temperaturmessung
61 Fühler 62 Regler
63 Aktuator
64 Thermofühler Waserzu- bzw. ablauf
Mittenachse

Claims

Patentansprüche
1. Plattenkokille zur Erzeugung von Strängen aus Stahl, insbesondere Dünnbrammen, mit wassergekühlten Schmalseitenwänden, die zwischen Breitseitenwänden einklemmbar sind, und mit Einrichtungen zum Verstellen des von den Schmal- und Breitseitenwänden gebildeten Formhohlraums an verschiedene Strangabmessungen sowie des Gießkonus, und mit einer Oszillationseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Breitseitenwänden mindestens drei nebeneinander liegende und voneinander unabhängige Kühlsegmente (11 bis 13, 21 bis 23) aufweisen, daß die Kühlsegmente symmetrisch zur Mittenachse (I) der Kokille aufgeteilt sind und daß die Kühlsegmente im Bereich der Kokillenmündung (29) gesonderte Anschlüsse (51 , 53, 55) zur unabhängigen Zufuhr eines flüssigen Kühlmediums aufweisen.
2. Plattenkokille nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlsegmente als Kühlkammern (11 bis 13) ausgebildet sind.
3. Plattenkokille nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Kammern (11 , 12) der Breitseitenwände baulich gleich aufgebaut sind und daß die mittlere Kammer (13) in weitere in Gießrichtung ausgerichtete Zonen (14, 15) unterteilt ist.
4. Plattenkokille nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der dem Strang zugewandten Wandung (16) der Kammern (11 - 13) Temperaturfühler (61) vorgesehen sind, mit denen mindestens die Temperaturdifferenzen zwischen den einzelnen Kammern (11 - 13, 12 - 13) bzw. Zonen (11 - 15) erfaßt werden.
5. Plattenkokille nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturfühler (61) mit einem Regler (62) in Verbindung stehen, der über einen Aktuator (63) die Konizität der Schmalseiten (31 , 32) steuert.
6. Plattenkokille nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturfühler (61) mit einem Regler (62) in Verbindung stehen, der den Abgleich der spezifischen Wärmeströme pro Kammer (11 - 15) bzw. Zone
(14, 15) zueinander durch Veränderung der Oszillationsparameter durchführt.
7. Plattenkokille nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Temperaturfühler (64) vorgesehen sind, die in den Kühlmittelzu- bzw. ableitungen (51 - 58) angeordnet sind, mit dem Regler (62) in Verbindung stehen
EP96930954A 1995-08-02 1996-07-29 Plattenkokille zur erzeugung von strängen aus stahl Expired - Lifetime EP0842001B1 (de)

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