EP1550523A1 - Diversified regulation of the secondary cooling of a continuous casting machine - Google Patents

Diversified regulation of the secondary cooling of a continuous casting machine Download PDF

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EP1550523A1
EP1550523A1 EP04029168A EP04029168A EP1550523A1 EP 1550523 A1 EP1550523 A1 EP 1550523A1 EP 04029168 A EP04029168 A EP 04029168A EP 04029168 A EP04029168 A EP 04029168A EP 1550523 A1 EP1550523 A1 EP 1550523A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cooling
strand
segment
casting
secondary cooling
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP04029168A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Horst Gärtner
Heinz-Jürgen Oudehinken
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.)
SMS Siemag AG
Original Assignee
SMS Demag AG
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Filing date
Publication date
Application filed by SMS Demag AG filed Critical SMS Demag AG
Publication of EP1550523A1 publication Critical patent/EP1550523A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • B22D11/225—Controlling or regulating processes or operations for cooling cast stock or mould for secondary cooling

Definitions

  • the invention relates to a method for diversified control of the secondary cooling a continuous casting plant, in which the secondary cooling to the current Casting task regarding steel grade, difficulties during the casting process etc. is adjusted.
  • the document DE 44 17 808 A1 discloses a method for continuous casting of a metal strand.
  • a strand is drawn with a trapped by a strand shell liquid core from a cooled continuous casting mold and supported in a continuous casting mold downstream strand support means and cooled with coolant.
  • thermodynamic state changes of the strand such as changes in surface temperature, center temperature, shell thickness and also the mechanical states
  • the deformation behavior in a mathematical simulation model by solving the heat equation is constantly included and the cooling of the strand is dependent on the calculated value of at least one of thermodynamic state variables are set, taking into account for the simulation of the strand thickness and the chemical analysis of the metal and the continuously measured casting speed.
  • the document EP 0 650 790 B1 discloses a method for thermal surface treatment of strands of fine-grained structural steel in a continuous casting machine, which is a heating furnace for heating the strands of a hot batch assigned to the elimination of compounds of aluminum, vanadium, To prevent niobium and the like, and to surface defects due to eliminate or at least substantially reduce stress.
  • the related continuous casting machine has a mold, a secondary cooling chamber, an extraction and alignment unit and a cutting unit.
  • the related method has a first cooling step for strands within the secondary cooling chamber and a second cooling step for the strands the cutting unit.
  • the process is characterized by surface quenching the outer layer of the strands with the aid of the second cooling step, this by intensive and concentrated cooling of the surface of the strands is reached, the surface temperature of the strands after the natural, Anneals caused by the hot core of the strands are between about 400 ° C and to reduce about 900 ° C, this intense and concentrated cooling is realized by a cooling fluid through a plurality of spray nozzles water-based under pressure against the surface of the strands is sprayed.
  • the intense and concentrated cooling is dependent on the dimensions of the strands depends and becomes immediately or immediately after the step of undressing and aligning the strands through the extension and alignment unit.
  • the document WO 01/91943 A1 discloses a method for continuous casting of a Metal strands, in particular a steel strand, wherein a strand of a cooled Continuous mold pulled out, downstream in one of the continuous casting mold Strand support device supported and cooled with coolant and possibly reduced in thickness becomes.
  • a specific microstructure in the cast strand is the continuous casting under on-line calculation on the basis of a Training certain structure descriptive computational models performed.
  • the structure formation influencing variable of the continuous casting process, such. B. is provided for cooling the strand specific coolant amount is set during ongoing casting.
  • the document DE 195 42 434 C2 discloses a method and a device for optimizing the cooling or coolant quantity during continuous casting.
  • the method can be used in particular at variable strand speed, wherein the cooling and solidification behavior of the strand is influenced by fixed cooling devices, in particular water spraying, and the amount of coolant according to a predetermined strand material dependent relationship between the time that a strand segment of the cooling is exposed and the and the strand material dependent relationship between the time that the strand segment is exposed to cooling and the optimum cooling amount is determined from known strand segment dependent relationships between strand velocity and optimum cooling.
  • the relationships between strand velocity and cooling are selected by setting a virtual strand velocity, which is arbitrary and independent of the actual strand velocity.
  • the document DE 196 12 420 C2 discloses a method for controlling the Cooling of a strand in continuous casters, in which the cooling or the solidification behavior of the strand by that used for cooling the strand Coolant quantity and the type of coolant application can be influenced wherein the necessary amount of coolant or application by means of a cooling model as a function of a predetermined nominal temperature distribution in Strand or an equivalent size is determined.
  • a cooling model is constantly the temperature distribution in the strand as a function of the amount of coolant or -aufbringungsart determined in real time.
  • the necessary amount of coolant or -aufbringungsart is iteratively depending on a given Setpoint temperature distribution is determined, iterating as often as the deviation the determined with the cooling model temperature distribution of the given Target temperature distribution is smaller than a predetermined tolerance value.
  • the document DE 1 960 671 A1 discloses a method for cooling from a fürlaufkokille exiting strand, wherein the strand surface acting on Cooling water quantity is adjustable.
  • Setpoint values of the cooling water quantity are dependent on the composition set of the material, the cross section and the solidification time.
  • the nominal values are determined during casting as a function of the instantaneous Integral value of the casting speed during the path of the strand of the Melt surface up to the respective cooling zone a matching to the cooling zone Setpoint selected and used for cooling water control, the strand surface temperature remains predeterminable.
  • Document DE 2 344 438 A2 discloses a method for controlling cooling a strand emerging from a continuous casting mold, wherein the Strand surface acting on cooling water amounts for individual sections the cooling area are adjustable and at the beginning of a casting by a Calculator setpoints of these cooling water quantities depending on the chemical Composition of the strand material, the cross section and the desired Casting speed given and dependent during casting from the running time of unreal strand sections from the mold to the corresponding one Section of the cooling area to be changed.
  • the document DE 25 42 290 C2 discloses a method for controlling the Continuous casting of metal in a continuous casting plant with a water-cooled Mold, wherein by primary cooling of the liquid metal, a metal strand with liquid Core is formed, which emerges from the mold and successive Secondary cooling passes through, in which he over control slide with cooling water is applied in controllable amounts, with the optimal, the predetermined Quality requirements appropriate casting speed and determines the synchronous course of casting with the associated treatment furnaces of the metal is maintained by pouring at the optimum speed is measured. Before the start of casting a certain temperature profile according to the optimum casting speed along the strand surface predetermined, for which set the amounts of water of the secondary cooling zone become. During casting, the measured actual casting speed becomes compared with the optimal casting speed and the deviant actual casting speed from the optimum casting speed is used for the Nach Kunststoffmaschine the control slide for the amounts of water.
  • the document DE 26 51 573 A1 discloses a method for secondary cooling a metal strand, in particular of steel, by quantity-controlled spraying a coolant in individual cooling areas with nozzles, in which the Strand shell on the surface in each case areawise, intermittently in Sequence of the strand feed cooled and by the inflowing out of the strand inside Heat is reheated.
  • the each nozzle in the unit of time supplied Coolant quantity is set to default values of the coolant amount, each Strand surface unit is supplied from a nozzle controlled.
  • the amount of coolant for the individual by a distance X the furthest from the Continuous casting mold removed nozzle of each cooling area of the continuous casting mold is set in percentages of the total secondary cooling section specified cooling areas set to values that in a graph of the coolant quantity above the secondary cooling section between the intersection points at the location of the am furthest away from the continuous casting die nozzle of the abscissa individual cooling areas erected vertical lie.
  • the invention Based on the aforementioned extensive prior art, the invention based on the need and the task, through a more flexible rule principle, which addresses more directly the cooling requirements of continuous casting, a more extensive one Improvement of secondary cooling to achieve.
  • An embodiment of the invention provides that the control of the cooling circuits for the individual segments is done with a cooling model, which has specific tasks includes.
  • Another embodiment provides that in this cooling model for each segment Strand shell thickness or shell strength, solidification length, segregation behavior, Microstructure, strand surface temperature, strand shell tension or the like can be calculated and an assignment of said Functions for the respective segment of the respective casting task dynamically he follows.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)

Abstract

The secondary cooling system, at a continuous casting machine, is matched to the actual casting operation e.g. the type of steel, casting problems, etc. The segments of the secondary cooling each have dedicated cooling circuits, controlled according to individual nominal values and cooling models which have the casting parameters. A subordinate control circuit computes the required water volumes together with the overall control system.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur diversifizierten Regelung der Sekundärkühlung einer Stranggießanlage, bei der die Sekundärkühlung an die aktuelle Gießaufgabe bezüglich Stahlsorte, Schwierigkeiten während des Gießprozesses etc. angepaßt wird.The invention relates to a method for diversified control of the secondary cooling a continuous casting plant, in which the secondary cooling to the current Casting task regarding steel grade, difficulties during the casting process etc. is adjusted.

Beim Stand der Technik von Stranggießanlagen wird die Sekundärkühlung geschwindigkeitsabhängig üblicherweise nach Spritztabellen eingestellt. Die Auslegung dieser Tabellen orientiert sich an einer normalen Kühlung des Stranges. Eine Anpassung an die aktuelle Gießaufgabe bezüglich Stahlsorte, Schwierigkeit während des Gießprozesses etc. wird nur durch manuelles Wechseln der Spritztabellen vorgenommen.In the prior art of continuous casting, the secondary cooling is speed-dependent usually set according to spray tables. The interpretation These tables are based on a normal cooling of the strand. A Adaptation to the current casting task regarding steel grade, difficulty during the casting process, etc. is only by manually changing the injection tables performed.

Bekannt sind auch geeignete Regeleinrichtungen. Diese haben das Ziel, eine bestimmte Oberflächentemperatur, Schalendicke oder Erstarrungslänge einzustellen. Eine gleichzeitige Kombination dieser Ziele ist nicht vorgesehen.Also known are suitable control devices. These have the goal, a specific one Set surface temperature, shell thickness or solidification length. A simultaneous combination of these goals is not planned.

In der Praxis zeigt es sich allerdings, dass die Strangkühlung nach mehreren Zielkriterien optimiert werden müsste. Je nach Stahlgüte, Strangposition etc. stehen andere Anforderungen an die Kühlung im Vordergrund und es ist nicht immer leicht, alle Ziele mit einem Regelparameter abzudecken. In practice, however, it turns out that the strand cooling according to several target criteria would have to be optimized. Depending on the steel grade, strand position, etc. other cooling requirements in the foreground and it is not always easy to cover all targets with a control parameter.

Das Dokument DE 44 17 808 A1 offenbart ein Verfahren zum Stranggießen eines Metallstranges. Bei diesem Verfahren wird ein Strang mit von einer Strangschale eingeschlossenem flüssigen Kern aus einer gekühlten Durchlaufkokille ausgezogen und in einer der Durchlaufkokille nachgeordneten Strangstützeinrichtung gestützt und mit Kühlmittel gekühlt.
Zur Berücksichtigung thermodynamischer Zustandsänderungen des Stranges, wie Änderungen der Oberflächentemperatur, der Mittentemperatur, der Schalenstärke und auch der mechanischen Zustände, wird das Verformungsverhalten in einem mathematischen Simulationsmodell durch Lösen der Wärmeleitungsgleichung ständig mitgerechnet und die Kühlung des Stranges wird in Abhängigkeit des errechneten Wertes mindestens einer der thermodynamischen Zustandsgrößen eingestellt, wobei für die Simulation die Strangdicke und die chemische Analyse des Metalls sowie die ständig gemessene Gießgeschwindigkeit berücksichtigt wird.The document DE 44 17 808 A1 discloses a method for continuous casting of a metal strand. In this method, a strand is drawn with a trapped by a strand shell liquid core from a cooled continuous casting mold and supported in a continuous casting mold downstream strand support means and cooled with coolant.
To account for thermodynamic state changes of the strand, such as changes in surface temperature, center temperature, shell thickness and also the mechanical states, the deformation behavior in a mathematical simulation model by solving the heat equation is constantly included and the cooling of the strand is dependent on the calculated value of at least one of thermodynamic state variables are set, taking into account for the simulation of the strand thickness and the chemical analysis of the metal and the continuously measured casting speed.

Das Dokument EP 0 650 790 B1 offenbart ein Verfahren zur thermischen Oberflächenbehandlung von Strängen aus feinkörnigem Baustahl in einer Stranggussmaschine, welcher ein Wärmeofen zum Aufheizen der Stränge einer heißen Charge zugeordnet ist, um das Ausscheiden von Verbindungen des Aluminiums, Vanadiums, Niobs und dergleichen zu verhindern, und um Oberflächendefekte aufgrund von Spannungen zu eliminieren oder zumindest weitgehend zu reduzieren. Die diesbezügliche Stranggussmaschine weist eine Kokille, eine Sekundär-Kühlkammer, eine Auszieh- und Ausrichteeinheit sowie eine Schneideeinheit auf. Das diesbezügliche Verfahren besitzt einen ersten Kühlschritt für Stränge innerhalb der Sekundär-Kühlkammer und einen zweiten Kühlschritt für die Stränge vor der Schneideeinheit. Das Verfahren ist gekennzeichnet durch ein Oberflächenabschrecken der äußeren Schicht der Stränge mit Hilfe des zweiten Kühlschrittes, das durch ein intensives und konzentriertes Kühlen der Oberfläche der Stränge erreicht wird, um die Oberflächentemperatur der Stränge nach dem natürlichen, durch den heißen Kern der Stränge verursachten Tempern zwischen etwa 400 ° C und etwa 900 ° C zu reduzieren, wobei dieses intensive und konzentrierte Kühlen dadurch realisiert wird, dass durch eine Mehrzahl von Sprühdüsen ein Kühlfluid auf Wasserbasis unter Druck gegen die Oberfläche der Stränge gesprüht wird. Das intensive und konzentrierte Kühlen ist von den Abmessungen der Stränge abhängig und wird unmittelbar oder unmittelbar nach dem Schritt des Ausziehens und Ausrichtens der Stränge durch die Auszieh- und Ausrichteeinheit angewendet.The document EP 0 650 790 B1 discloses a method for thermal surface treatment of strands of fine-grained structural steel in a continuous casting machine, which is a heating furnace for heating the strands of a hot batch assigned to the elimination of compounds of aluminum, vanadium, To prevent niobium and the like, and to surface defects due to eliminate or at least substantially reduce stress. The related continuous casting machine has a mold, a secondary cooling chamber, an extraction and alignment unit and a cutting unit. The related method has a first cooling step for strands within the secondary cooling chamber and a second cooling step for the strands the cutting unit. The process is characterized by surface quenching the outer layer of the strands with the aid of the second cooling step, this by intensive and concentrated cooling of the surface of the strands is reached, the surface temperature of the strands after the natural, Anneals caused by the hot core of the strands are between about 400 ° C and to reduce about 900 ° C, this intense and concentrated cooling is realized by a cooling fluid through a plurality of spray nozzles water-based under pressure against the surface of the strands is sprayed. The intense and concentrated cooling is dependent on the dimensions of the strands depends and becomes immediately or immediately after the step of undressing and aligning the strands through the extension and alignment unit.

Das Dokument WO 01/91943 A1 offenbart ein Verfahren zum Stranggießen eines Metallstranges, insbesondere eines Stahlstranges, wobei ein Strang aus einer gekühlten Durchlaufkokille ausgezogen, in einer der Durchlaufkokille nachgeordneten Strangstützeinrichtung gestützt und mit Kühlmittel gekühlt sowie ggf. dickenreduziert wird. Zur Ausbildung eines bestimmten Gefüges im gegossenen Strang wird das Stranggießen unter on-line-Berechnung unter Zugrundelegung eines die Ausbildung bestimmten Gefüges beschreibenden Rechenmodelles durchgeführt. Die Gefügeausbildung beeinflussende Variable des Stranggießverfahrens, wie z. B. die zur Kühlung des Stranges vorgesehene spezifische Kühlmittelmenge, wird während des laufenden Gießens eingestellt.The document WO 01/91943 A1 discloses a method for continuous casting of a Metal strands, in particular a steel strand, wherein a strand of a cooled Continuous mold pulled out, downstream in one of the continuous casting mold Strand support device supported and cooled with coolant and possibly reduced in thickness becomes. To form a specific microstructure in the cast strand is the continuous casting under on-line calculation on the basis of a Training certain structure descriptive computational models performed. The structure formation influencing variable of the continuous casting process, such. B. is provided for cooling the strand specific coolant amount is set during ongoing casting.

Das Dokument DE 195 42 434 C2 offenbart ein Verfahren und eine Einrichtung zur Optimierung der Kühlung bzw. Kühlmittelmenge beim Stranggießen.
Das Verfahren kann insbesondere bei variabler Stranggeschwindigkeit eingesetzt werden, wobei das Abkühlen- und Erstarrungsverhalten des Stranges durch ortsfeste Kühleinrichtungen, insbesondere Wassersprüheinrichtungen, beeinflusst wird und die Kühlmittelmenge entsprechend einer vorab bestimmten Strangmaterial abhängigen Beziehung zwischen der Zeitspanne, der ein Strangsegment der Kühlung ausgesetzt wird und der optimalen Kühlmenge bestimmt wird, und wobei die Strangmaterial abhängige Beziehung zwischen der Zeitspanne, der das Strangsegment der Kühlung ausgesetzt ist, und der optimalen Kühlmenge, aus bekannten, vom Ort des Strangsegments abhängigen Beziehungen zwischen Stranggeschwindigkeit und optimaler Kühlung bestimmt wird. Dabei erfolgt die Auswahl von Zusammenhängen zwischen Stranggeschwindigkeit und Kühlung durch Festsetzung einer virtuellen Stranggeschwindigkeit, die willkürlich und unabhängig von der tatsächlichen Stranggeschwindigkeit festgesetzt wird.The document DE 195 42 434 C2 discloses a method and a device for optimizing the cooling or coolant quantity during continuous casting.
The method can be used in particular at variable strand speed, wherein the cooling and solidification behavior of the strand is influenced by fixed cooling devices, in particular water spraying, and the amount of coolant according to a predetermined strand material dependent relationship between the time that a strand segment of the cooling is exposed and the and the strand material dependent relationship between the time that the strand segment is exposed to cooling and the optimum cooling amount is determined from known strand segment dependent relationships between strand velocity and optimum cooling. In doing so, the relationships between strand velocity and cooling are selected by setting a virtual strand velocity, which is arbitrary and independent of the actual strand velocity.

Das Dokument DE 196 12 420 C2 offenbart ein Verfahren zur Steuerung der Kühlung eines Stranges in Stranggießanlagen, bei der die Kühlung bzw. das Erstarrungsverhalten des Stranges durch die zur Kühlung des Stranges verwendete Kühlmittelmenge sowie die Art der Kühlmittelaufbringung beeinflusst werden kann, wobei die notwendige Kühlmittelmenge bzw. -aufbringungsart mittels eines Kühlmodells in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Solltemperaturverteilung im Strang bzw. einer äquivalenten Größe ermittelt wird. Mit dem Kühlmodell wird ständig die Temperaturverteilung im Strang in Abhängigkeit von der Kühlmittelmenge bzw. -aufbringungsart in Echtzeit ermittelt. Die notwendige Kühlmittelmenge bzw. -aufbringungsart wird auf iterative Weise in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Solltemperaturverteilung bestimmt, wobei so oft iteriert wird, bis die Abweichung der mit dem Kühlmodell ermittelten Temperaturverteilung von der vorgegebenen Solltemperaturverteilung kleiner ist, als ein vorgegebener Toleranzwert.The document DE 196 12 420 C2 discloses a method for controlling the Cooling of a strand in continuous casters, in which the cooling or the solidification behavior of the strand by that used for cooling the strand Coolant quantity and the type of coolant application can be influenced wherein the necessary amount of coolant or application by means of a cooling model as a function of a predetermined nominal temperature distribution in Strand or an equivalent size is determined. With the cooling model is constantly the temperature distribution in the strand as a function of the amount of coolant or -aufbringungsart determined in real time. The necessary amount of coolant or -aufbringungsart is iteratively depending on a given Setpoint temperature distribution is determined, iterating as often as the deviation the determined with the cooling model temperature distribution of the given Target temperature distribution is smaller than a predetermined tolerance value.

Das Dokument DE 1 960 671 A1 offenbart ein Verfahren zum Kühlen von aus einer Durchlaufkokille austretendem Stranggut, wobei die die Strangoberfläche beaufschlagende Kühlwassermenge einstellbar ist. Zu Beginn eines Gießvorganges werden Sollwerte der Kühlwassermenge in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Stranggutes, des Querschnitts und der Erstarrungszeit eingestellt. Aus den Sollwerten wird während des Gießens in Abhängigkeit vom augenblicklichen Integralwert der Gießgeschwindigkeit während des Weges des Stranges von der Schmelzenoberfläche bis zur jeweiligen Kühlzone ein zu der Kühlzone passender Sollwert in der Weise ausgewählt und für die Kühlwassersteuerung verwendet, dass die Strangoberflächentemperatur vorbestimmbar bleibt. The document DE 1 960 671 A1 discloses a method for cooling from a Durchlaufkokille exiting strand, wherein the strand surface acting on Cooling water quantity is adjustable. At the beginning of a casting process Setpoint values of the cooling water quantity are dependent on the composition set of the material, the cross section and the solidification time. Out The nominal values are determined during casting as a function of the instantaneous Integral value of the casting speed during the path of the strand of the Melt surface up to the respective cooling zone a matching to the cooling zone Setpoint selected and used for cooling water control, the strand surface temperature remains predeterminable.

Das Dokument DE 2 344 438 A2 offenbart ein Verfahren zum Steuern der Kühlung eines aus einer Stranggießkokille austretenden Stranges, wobei die die Strangoberfläche beaufschlagenden Kühlwassermengen für einzelne Abschnitte des Kühlbereiches einstellbar sind und zu Beginn eines Gießvorganges durch einen Rechner Sollwerte dieser Kühlwassermengen in Abhängigkeit von der chemischen Zusammensetzung des Strangmaterials, des Querschnittes und der gewünschten Gießgeschwindigkeit vorgegeben und während dem Gießen abhängig von der Laufzeit von unwirklichen Strangabschnitten von der Kokille bis zum entsprechenden Abschnitt des Kühlbereiches verändert werden. Während dem Gießen werden durch integrierende Geschwindigkeit der einzelnen Strangabschnitte über der Laufzeit und gleichzeitiges Festhalten der von einem Strangabschnitt im Kühlbereich verbrachten Zeit, mit dem Rechner die auf die einzelnen Strangabschnitte aufgebrachten Kühlmittelmenge ermittelt und mit entsprechenden Sollmengen verglichen und es werden die noch auf diese Strangabschnitte aufzubringenden Restkühlmittelmengen bestimmt. Abhängig von diesen Restkühlmengen wird, nach einer vom Rechner ermittelten Zeitverschiebung die Länge der einzelnen Kühlbereichsabschnitte und/oder die Gesamtlänge des Kühlbereiches geändert und dabei die Verweilzeit der einzelnen Strangabschnitte im gesamten Kühlbereich konstant gehalten.Document DE 2 344 438 A2 discloses a method for controlling cooling a strand emerging from a continuous casting mold, wherein the Strand surface acting on cooling water amounts for individual sections the cooling area are adjustable and at the beginning of a casting by a Calculator setpoints of these cooling water quantities depending on the chemical Composition of the strand material, the cross section and the desired Casting speed given and dependent during casting from the running time of unreal strand sections from the mold to the corresponding one Section of the cooling area to be changed. During the casting be through integrating speed of the individual strand sections over the term and at the same time holding the by a strand section in the Cooling area spent time, with the computer on the individual strand sections applied coolant quantity determined and with appropriate target quantities compared and it will still be applied to these strand sections Residual coolant amounts determined. Depending on these residual cooling quantities becomes, after a time shift determined by the computer, the length of the individual Cooling section sections and / or the total length of the cooling area changed and thereby the residence time of the individual strand sections in the entire cooling area kept constant.

Das Dokument DE 25 42 290 C2 offenbart ein Verfahren zum Steuern des Stranggießens von Metall in einer Stranggießanlage mit einer wassergekühlten Kokille, wobei durch Primärkühlung des flüssigen Metalls ein Metallstrang mit flüssigem Kern gebildet wird, der aus der Kokille austritt und aufeinander folgende Sekundärkühlzonen durchfährt, in welchen er über Regelschieber mit Kühlwasser in steuerbaren Mengen beaufschlagt wird, wobei die optimale, den vorgegebenen Qualitätsanforderungen entsprechende Gießgeschwindigkeit bestimmt und der synchrone Verlauf des Gießens mit den zugeordneten Behandlungsöfen des Metalls aufrecht erhalten wird, indem das Gießen mit der optimalen Geschwindigkeit gemessen wird. Vor dem Beginn des Gießens wird ein bestimmter Temperaturverlauf entsprechend der optimalen Gießgeschwindigkeit entlang der Stranggutoberfläche vorgegeben, für welche die Wassermengen der Sekundärkühlzone eingestellt werden. Während des Gießens wird die gemessene wirkliche Gießgeschwindigkeit mit der optimalen Gießgeschwindigkeit verglichen und die abweichende tatsächliche Gießgeschwindigkeit von der optimalen Gießgeschwindigkeit wird für die Nachsteuerungen der Regelschieber für die Wassermengen verwendet.The document DE 25 42 290 C2 discloses a method for controlling the Continuous casting of metal in a continuous casting plant with a water-cooled Mold, wherein by primary cooling of the liquid metal, a metal strand with liquid Core is formed, which emerges from the mold and successive Secondary cooling passes through, in which he over control slide with cooling water is applied in controllable amounts, with the optimal, the predetermined Quality requirements appropriate casting speed and determines the synchronous course of casting with the associated treatment furnaces of the metal is maintained by pouring at the optimum speed is measured. Before the start of casting a certain temperature profile according to the optimum casting speed along the strand surface predetermined, for which set the amounts of water of the secondary cooling zone become. During casting, the measured actual casting speed becomes compared with the optimal casting speed and the deviant actual casting speed from the optimum casting speed is used for the Nachsteuerungen the control slide for the amounts of water.

Das Dokument DE 26 51 573 A1 offenbart ein Verfahren zum Sekundärkühlen eines Metallstranges, insbesondere aus Stahl, durch mengengesteuertes Aufsprühen eines Kühlmittels in einzelnen Kühlbereichen mit Düsen, bei denen die Strangschale auf der Oberfläche jeweils flächenabschnittsweise, intermittierend in Folge des Strangvorschubs abgekühlt und durch die aus dem Stranginnern nachströmende Wärme wiedererwärmt wird. Die jeder Düse in der Zeiteinheit zugeführte Kühlmittelmenge wird nach Vorgabewerten der Kühlmittelmenge, die jeder Strangoberflächeneinheit von einer Düse zugeführt wird, gesteuert. Die Kühlmittelmenge für die einzelnen durch einen Abstand X der am weitesten von der Stranggießkokille entfernten Düse jedes Kühlbereiches von der Stranggießkokille wird in Prozenten der gesamten Sekundärkühlstrecke festgelegten Kühlbereiche auf Werte eingestellt, die in einer graphischen Darstellung der Kühlmittelmenge über der Sekundärkühlstrecke zwischen den Schnittpunkten der am Ort der am weitesten von der Stranggießkokille entfernten Düse der auf der Abszisse aufgetragenen einzelnen Kühlbereiche errichteten Senkrechten liegen.The document DE 26 51 573 A1 discloses a method for secondary cooling a metal strand, in particular of steel, by quantity-controlled spraying a coolant in individual cooling areas with nozzles, in which the Strand shell on the surface in each case areawise, intermittently in Sequence of the strand feed cooled and by the inflowing out of the strand inside Heat is reheated. The each nozzle in the unit of time supplied Coolant quantity is set to default values of the coolant amount, each Strand surface unit is supplied from a nozzle controlled. The amount of coolant for the individual by a distance X the furthest from the Continuous casting mold removed nozzle of each cooling area of the continuous casting mold is set in percentages of the total secondary cooling section specified cooling areas set to values that in a graph of the coolant quantity above the secondary cooling section between the intersection points at the location of the am furthest away from the continuous casting die nozzle of the abscissa individual cooling areas erected vertical lie.

Ausgehend vom vorgenannten umfangreichen Stand der Technik liegt der Erfindung das Bedürfnis und die Aufgabe zugrunde, durch ein flexibleres Regelprinzip, das direkter auf die Kühlanforderungen des Stranggießens eingeht, eine weitergehende Verbesserung der Sekundärkühlung zu erreichen. Based on the aforementioned extensive prior art, the invention based on the need and the task, through a more flexible rule principle, which addresses more directly the cooling requirements of continuous casting, a more extensive one Improvement of secondary cooling to achieve.

Zur Lösung der Aufgabe wird bei einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 vorgeschlagen, daß die Segmente der Sekundärkühlung jeweils gesonderte Kühlkreisläufe besitzen, die mit einer individuellen aufgabenbezogenen Sollwertvorgabe geregelt werden.To solve the problem is in a method according to the preamble of Claim 1 proposed that the segments of the secondary cooling each separately Have cooling circuits that with an individual task-related Setpoint specification are regulated.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Regelung der Kühlkreisläufe für die einzelnen Segmente mit einem Kühlmodell erfolgt, welches bestimmte Aufgabenbereiche umfaßt.An embodiment of the invention provides that the control of the cooling circuits for the individual segments is done with a cooling model, which has specific tasks includes.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass in diesem Kühlmodell für jedes Segment Strangschalendicke oder Schalenfestigkeit, Erstarrungslänge, Seigerungverhalten, Gefügeausprägung, Strangoberflächentemperatur, Strangschalenspannung oder dergleichen berechenbar sind und eine Zuordnung der genannten Funktionen zu dem jeweiligen Segment der jeweiligen Gießaufgabe dynamisch erfolgt.Another embodiment provides that in this cooling model for each segment Strand shell thickness or shell strength, solidification length, segregation behavior, Microstructure, strand surface temperature, strand shell tension or the like can be calculated and an assignment of said Functions for the respective segment of the respective casting task dynamically he follows.

Weiterhin ist mit der Erfindung vorgesehen, mit Unterregelkreisen nach den individuellen Sollwertvorgaben die passenden Wassermengen zu bestimmen.Furthermore, it is provided with the invention, with sub-loops according to the individual Setpoint specifications to determine the appropriate amounts of water.

Und schließlich ist vorgesehen, dass ein genereller Regler die einzelnen Unterregelkreise miteinander abstimmt.And finally, it is envisaged that a general controller will control the individual subregions tunes with each other.

Zur diversifizierten Regelung kann die Sekundärkühlung demzufolge erfindungsgemäß in Aufgabenbereiche eingeteilt werden, die vorrangig eine bestimmte Funktion zu erfüllen haben. Beispiele für solche Aufgabenbereiche sind:

  • 1. Schalenbildungs-Segment: Die Beaufschlagung muss so bemessen sein, dass genügend schnell eine belastbare Dicke der Strangschale entsteht und unerwünschte Schwingungserscheinungen durch Ausbauchung vermieden werden (Vorgabe der Schalendicke oder -festigkeit am Segmentende).
  • 2. Intensivkühl-Segment mit möglichst starker Kühlung kann eingesetzt werden, wenn die Materialgüte unkritisch ist und eine möglichst hohe Produktion gefahren werden soll oder wenn eine Gefahrensituation eintritt (z. B. Erstarrung läuft aus de Sekundärkühlzone heraus).
  • 3. Gefügeausprägungs-Segment: Die Kühlung richtet sich nach dem Seigerungsverhalten oder der Ausbildung gewünschter Korngrößen.
  • 4. Temperaturregel-Segment: Der Kühlkreislauf wird so geregelt, dass eine bestimmte Oberflächentemperatur am Segmentende eingestellt wird (Ausreichende Duktilität an belastungskritischen Stellen, Vermeidung von Oberflächenrissen).
  • 5. Sumpspitzenregel-Segment: Die Wassermenge wird so geregelt, dass die Sumpfspitze in einer bestimmten Solllage verharrt (z. B. zur vollen Ausnutzung der metallurgischen Länge).
  • 6. Liquidfraction-Regelsegment: Bei Softreduction soll die Abnahme bei einem vorgegebenen Flüssigkeitsanteil im Sumpf beginnen. Dieser sollte dann möglichst stabil sein.
  • 7. Säuberung-Segment: Gießpulverreste und Zunderpartikel sollen entfernt werden, d. h. der Regelkreis muss so eingestellt werden, dass eine geeignete Kombination aus Aufschlagimpuls und Beaufschlagungsdichte erreicht wird.
  • 8. Ausgleichs-Segment: Dieses erfüllt im Wesentlichen eine Ausgleichsfunktion. Die Wasserwerte werden so bestimmt, dass ein vorbestimmter Temperatursprung zum Vorgänger- oder Nachfolgersegment erreicht wird, um unzulässige Schalenspannungen infolge zu schneller Änderungen der Kühlintensitäten zu vermeiden. Als Vorgängersegment kann auch die Kokille interpretiert werden, als Nachfolgersegment auch der Anlagenteil hinter dem letzten Kühlsegment.
    • For diversified control, the secondary cooling can therefore according to the invention be divided into areas of responsibility, which have primarily to fulfill a specific function. Examples of such tasks are:
  • 1. Shell formation segment: The application must be such that a load-bearing thickness of the strand shell is produced sufficiently quickly and unwanted oscillation phenomena due to bulging are avoided (specification of the shell thickness or strength at the end of the segment).
  • 2. Intensive cooling segment with as high a cooling as possible can be used if the material quality is not critical and as high a production as possible is to be driven or if a dangerous situation occurs (eg solidification runs out of the secondary cooling zone).
  • 3. Microstructure segment: The cooling depends on the segregation behavior or the formation of desired particle sizes.
  • 4. Temperature control segment: The cooling circuit is controlled so that a certain surface temperature is set at the end of the segment (sufficient ductility at stress critical points, avoidance of surface cracks).
  • 5. Sump tip rule segment: The amount of water is regulated in such a way that the sump tip remains in a certain desired position (eg for full utilization of the metallurgical length).
  • 6. Liquidfraction control segment: In the case of soft reduction, the decrease should start at a given liquid content in the sump. This should then be as stable as possible.
  • 7. Cleaning segment: Residual powder and scale particles should be removed, ie the control loop must be adjusted so that a suitable combination of impact impulse and loading density is achieved.
  • 8. Balancing segment: This essentially fulfills a balancing function. The water values are determined so that a predetermined temperature jump to the predecessor or successor segment is achieved in order to avoid excessive tray voltages as a result of too rapid changes in the cooling intensities. As a predecessor segment, the mold can be interpreted, as a successor segment and the plant part behind the last cooling segment.

    • Die oben beschriebenen Segmente oder Aufgabenbereiche bedürfen individueller Vorgaben, wie Sollwerttemperaturen, Sollschalendicke oder Liquidfractionrate, die in einer Anlage sinnvoll kombiniert werden. Hierfür werden drei Beispiele vorgestellt: Kühlsegement-Nr. Stahlgruppe A Stahlgruppe B Stahlgruppe C Kokille Segment 1 Schalenbildungssegment Ausgleichssegment Gefügeausprägungssegment Segment 2 Schalenbildungssegment Schalenbildungssegment Gefügeausprägungssegment Segment 3 Temperaturregelsegment Sumpfspitzenregelsegment Temperaturregelsegment Segment 4 Säuberungssegment Sumpfspitzenregelsegment Temperaturregelsegment Segment 5 Temperaturregelsegment Sumpfspitzenregelsegment Temperaturregelsegment Segment 6 Temperaturregelsegment Ausgleichssegment Liquidfractionsregelsegment The segments or task areas described above require individual specifications, such as setpoint temperatures, target shell thickness or liquid fraction rate, which are usefully combined in a plant. Three examples are presented here: Kühlsegement no. Steel group A Steel Group B Steel group C mold Segment 1 Shell formation segment compensation segment Structural expression segment Segment 2 Shell formation segment Shell formation segment Structural expression segment Segment 3 Temperature control segment Crater end rule segment Temperature control segment Segment 4 cleaning segment Crater end rule segment Temperature control segment Segment 5 Temperature control segment Crater end rule segment Temperature control segment Segment 6 Temperature control segment compensation segment Liquidfractionsregelsegment

    Diese Zuordnungen sind nicht fest sondern der jeweiligen Gießaufgabe dynamisch zugeordnet.These assignments are not fixed but dynamic to the respective casting task assigned.

    Claims (5)

    Verfahren zur diversifizierten Regelung der Sekundärkühlung einer Stranggießanlage, bei der die Sekundärkühlung an die aktuelle Gießaufgabe bzgl. Stahlsorte, Schwierigkeiten während des Gießprozesses etc. angepaßt wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente der Sekundärkühlung jeweils gesonderte Kühlkreisläufe besitzen, die mit einer individuellen aufgabenbezogenen Sollwertvorgabe geregelt werden.    Method for the diversified control of the secondary cooling of a continuous casting plant, in which the secondary cooling is adapted to the current casting task with regard to steel grade, difficulties during the casting process, etc.
    characterized in that the segments of the secondary cooling each have separate cooling circuits, which are regulated with an individual task-related setpoint specification.         Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung der Kühlkreisläufe für die einzelnen Segmente mit einem Kühlmodell erfolgt, welches bestimmte Aufgabenbereiche umfaßt.    Method according to claim 1,
    characterized in that the control of the cooling circuits for the individual segments is carried out with a cooling model, which includes certain tasks.         Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass im Kühlmodell für jedes Segment Strangschalendicke oder Schalenfestigkeit, Erstarrungslänge, Seigerungsverhalten, Gefügeausprägung, Strangoberflächentemperatur, Strangschalenspannung oder dergleichen berechenbar sind und eine Zuordnung der genannten Funktionen zu dem jeweiligen Segment nach Maßgabe der jeweiligen Gießaufgabe dynamisch erfolgt.     Method according to claim 1 or 2,
    characterized in that in the cooling model for each segment strand shell thickness or shell strength, solidification length, segregation behavior, microstructure, strand surface temperature, strand shell tension or the like can be calculated and an assignment of said functions to the respective segment in accordance with the respective casting task dynamically.         Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass durch Unterregelkreise nach den individuellen Sollwertvorgaben die passenden Wassermengen berechnet werden.    Method according to one of claims 1 to 3,
    characterized in that the appropriate amounts of water are calculated by sub-loops according to the individual setpoint specifications.         Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Unterregelkreise mit Hilfe eines generellen Reglers miteinander abgestimmt werden.    Method according to one or more of claims 1 to 4,
    characterized in that the sub-loops are tuned together using a general regulator.
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