EP0842001B1 - Plattenkokille zur erzeugung von strängen aus stahl - Google Patents

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EP0842001B1
EP0842001B1 EP96930954A EP96930954A EP0842001B1 EP 0842001 B1 EP0842001 B1 EP 0842001B1 EP 96930954 A EP96930954 A EP 96930954A EP 96930954 A EP96930954 A EP 96930954A EP 0842001 B1 EP0842001 B1 EP 0842001B1
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EP
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side walls
mold
broad
temperature sensors
narrow
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EP96930954A
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Fritz-Peter Prof.Dr.-Ing. Pleschiutschnigg
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SMS Siemag AG
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SMS Demag AG
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    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
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    • B22D11/04—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds
    • B22D11/055—Cooling the moulds
    • 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
    • B22D11/16—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.
  • DE 24 15 224 C3 discloses a plate mold for slabs, the mold walls of which Have cooling chambers that include certain cooling areas.
  • Have cooling chambers that include certain cooling areas.
  • To the water supply and - Drain lines of the broad sides are measuring elements for determining the discharged Heat quantity or the cooling capacities connected. Furthermore, in the measuring elements at the same time an average value of the cooling capacity of the cooling chambers is formed, which is fed to an average former with which the conicity of the narrow sides is controlled can be.
  • the invention has therefore set itself the goal of a generic plate mold for Casting speed between 1.5 and 8 m / min to create an easy and safe Temperature control including the middle of the broadside in the area of the immersion spout enables.
  • a plate mold with water-cooled Narrow side walls that can be clamped between broad side walls, the Broad side walls at least three side by side and independent of each other Have cooling segments, are divided symmetrically to the center axis of the mold and in Separate connections for the independent supply of a Have liquid cooling medium, and with means for adjusting the of the Narrow and wide side walls formed mold cavity to different Strand dimensions and the casting cone, and with an oscillation device, and with in the wall sensors of the chambers facing the strand, with which at least the temperature differences between the individual chambers or Zones are detected and temperature sensors in the coolant supply and discharge lines are arranged, the temperature sensors as well as the temperature sensors with a Connect controller, which controls the taper of the narrow sides via an actuator and / or the comparison of the specific heat flows per chamber or zone to one another by changing the oscillation parameters.
  • the inlet and Outlet water temperature and the amount of water measured can also be regulated independently of one another.
  • the arrangement according to the invention in at least three zones and the comparison of the specific heat flows in these zones to each other allows an asymmetry especially to be recognized in the diving spout area.
  • a non-uniform Heat transfer due to turbulence of the steel in the mold is also recognizable.
  • a possible deviation in the middle of the mold is accompanied by longitudinal cracks in the Strand surface up to breakthroughs (adhesives). These longitudinal cracks occur especially in the middle of the slab area next to the central axis in the area of the Immersion spout, i.e. 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 case for gluing the strand in the middle of the broadside of the mold and for Breakthrough.
  • the device allows the strand to move in Detect direction of one of the narrow sides with a corresponding risk of breakthrough as a result of hangers, which are then counteracted by conicity regulation can.
  • the invention therefore not only allows a change in the casting parameters during of casting, especially to ensure breakthrough, but also development the mold shape in interaction with the immersion nozzle, both inside and out outside and the mold powder to an optimal system "mold".
  • FIG. 1 shows schematically the structure of a plate mold in cross section and Fig.2 in Longitudinal section ..
  • the picture shows a straight-wall mold for the continuous casting of slabs.
  • the broad sides have a first side segment 11 and a middle segment 13 on, each having chambers or a first segment 21 and a center segment 23, which have vertically arranged bores for guiding the cooling water.
  • An adjustable device 33 is adjustable between the broad sides Narrow side 31 clamped.
  • each of the cooling chambers have, or a side segment 22 and a center segment 23, the Has cooling holes.
  • the center segments are 13 and 23, respectively further divided into zones 14 and 15 or 24 and 25.
  • Adjustment device 33 is adjustable by means of an actuator 63.
  • the broad sides 11 to 15 and 21 to 25 and the narrow sides 31 and 32 have feeds 51, 53, 55, 57 and discharges 52, 54, 56 and 58, through which a cooling medium can be fed in and out.
  • An immersion pouring tube 41 or 42 is introduced into the mold interior of the mold.
  • thermal sensors 61 and in the supply and discharge lines 51 to 58 thermal sensors 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 also shown.
  • the die mouth is designated 29

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Description

Die Erfindung betrifft eine Plattenkokille zur Erzeugung von Strängen aus Stahl.
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 "on-line"-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.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Plattenkokille, mit wassergekühlten Schmalseitenwänden, die zwischen Breitseitenwänden einklemmbar sind, wobei die Breitseitenwänden mindestens drei nebeneinander liegende und voneinander unabhängige Kühlsegmente aufweisen, symmetrisch zur Mittenachse der Kokille aufgeteilt sind und im Bereich der Kokillenmündung gesonderte Anschlüsse zur unabhängigen Zufuhr eines flüssigen Kühlmediums aufweisen, und mit Einrichtungen zum Verstellen des von den Schmal- und Breitseitenwänden gebildeten Formhohlraums an verschiedene Strangabmessungen sowie des Gießkonus, und mit einer Oszillationseinrichtung, und mit in der dem Strang zugewandten Wandung der Kammern vorgesehenen Temperaturfühlern, mit denen mindestens die Temperaturdifferenzen zwischen den einzelnen Kammern bzw. Zonen erfaßt werden und Temperaturfühlern, die in den Kühlmittelzu - bzw. Ableitungen angeordnet sind, wobei die Temperaturfühler wie auch die Temperaturfühler mit einem Regler in Verbindung stehen, der über einen Aktuator die Konizität der Schmalseiten steuert und/oder den Abgleich der spezifischen Wärmeströme pro Kammer bzw. Zone zueinander durch Veränderung der Oszillationsparameter durchführt.
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..
Im 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 Verstelleinrichtung gerade Kokille
34
Untere Verstelleinrichtung gerade Kokille
35
Obere Verstelleinrichtung Beulenkokille
36
Untere Verstelleinrichtung Beulenkokille
Tauchgießrohr
41
Zylindfisches 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
l
Mittenachse

Claims (4)

  1. Plattenkokille zur Erzeugung von Strängen aus Stahl, mit wassergekühlten Schmalseitenwänden, die zwischen Breitseitenwänden einklemmbar sind, wobei die Breitseitenwänden mindestens drei nebeneinander liegende und voneinander unabhängige Kühlsegmente (11 bis 13, 21 bis 23) aufweisen, symmetrisch zur Mittenachse (1) der Kokille aufgeteilt sind und im Bereich der Kokillenmündung (29) gesonderte Anschlüsse (51, 53, 55) zur unabhängigen Zufuhr eines flüssigen Kühlmediums aufweisen, und mit Einrichtungen zum Verstellen des von den Schmal- und Breitseitenwänden gebildeten Formhohlraums an verschiedene Strangabmessungen sowie des Gießkonus, und mit einer Oszillationseinrichtung, und mit in der dem Strang zugewandten Wandung (16) der Kammern (11-13) vorgesehenen Temperaturfühlern (61), mit denen mindestens die Temperaturdifferenzen zwischen den einzelnen Kammern (11 - 13, 12 - 13) bzw. Zonen (11 - 15) erfaßt werden und Temperaturfühlern (64), die in den Kühlmittelzu - bzw. Ableitungen (51 - 58) angeordnet sind, wobei die Temperaturfühler (61) wie auch die Temperaturfühler (64) mit einem Regler (62) in Verbindung stehen, der über einen Aktuator (63) die Konizität der Schmalseiten (31, 32) steuert und/oder den Abgleich der spezifischen Wärmeströme pro Kammer (11 - 15) bzw. Zone (14, 15) zueinander durch Veränderung der Oszillationsparameter durchführt.
  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 den vorstehenden Ansprüchen zur Erzeugung von Dünnbrammen aus Stahl.
EP96930954A 1995-08-02 1996-07-29 Plattenkokille zur erzeugung von strängen aus stahl Expired - Lifetime EP0842001B1 (de)

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DE19529931A DE19529931C1 (de) 1995-08-02 1995-08-02 Plattenkokille zur Erzeugung von Strängen aus Stahl
DE19529931 1995-08-02
PCT/DE1996/001445 WO1997004900A1 (de) 1995-08-02 1996-07-29 Plattenkokille zur erzeugung von strängen aus stahl

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EP0842001A1 EP0842001A1 (de) 1998-05-20
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AU (1) AU6983896A (de)
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