EP2480356B1 - Verfahren und vorrichtung zum vergiessen von metallischer schmelze in einer stranggiessmaschine - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum vergiessen von metallischer schmelze in einer stranggiessmaschine Download PDF

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EP2480356B1
EP2480356B1 EP10757185.3A EP10757185A EP2480356B1 EP 2480356 B1 EP2480356 B1 EP 2480356B1 EP 10757185 A EP10757185 A EP 10757185A EP 2480356 B1 EP2480356 B1 EP 2480356B1
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EP
European Patent Office
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mould
molten metal
bar
strand
shaped built
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EP10757185.3A
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EP2480356A1 (de
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Christian Chimani
Susanne Hahn
Franz Ramstorfer
Thomas Schaden
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Primetals Technologies Austria GmbH
Original Assignee
Primetals Technologies Austria GmbH
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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
    • B22D11/041—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into open-ended moulds for vertical casting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
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    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
    • B22D11/18—Controlling or regulating processes or operations for pouring

Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for casting metallic melt into continuously cast precursors in a continuous casting machine.
  • an at least teilerstarrter strand is pulled out of the mold, which is guided in a, the mold in the strand downstream, strand support means, supported and further cooled.
  • the characteristic formation of the flow of the melt in the mold in the form of a single or double vortex significantly affects the quality of the continuously cast precursor (eg thin slabs, slabs or ingots), since these Flow for the stability of the casting mirror, the uniform solidification of the strand, the melting and distribution conditions of the casting powder and for the deposition behavior of particles in the melt is responsible.
  • the continuously cast precursor eg thin slabs, slabs or ingots
  • the uniform solidification of the strand, the melting and distribution conditions of the casting powder and for the deposition behavior of particles in the melt is responsible.
  • variations in the casting level or inadequate lubrication of the strand can be caused.
  • G confuseschwankacheschwankache have negative effects on the surface quality; the insufficient strand lubrication, due to insufficiently melted casting powder, can lead to so-called strand plugs, which can result in a strand breakage or a casting demolition.
  • the stationary behavior of this flow is thus of particular importance for the continuous casting process.
  • JP 11-104789 A is a continuous casting mold with two "unidirectional flow weirs 9" known, which can be considered in the broadest sense as rod-shaped built-in parts. These can be raised and lowered manually via rail guides 12 in order to influence the flow in the mold.
  • Another object is to reduce the settling time of the flow of the melt in the mold in the form of a single or double vortex, whereby the time can be reduced from the casting start to normal operation with quasi-stationary conditions of a continuous casting.
  • This object is achieved by a method of the type mentioned, in which the flow of the melt in the form of a single vortex or a double vortex is stabilized by a plurality of rod-shaped mounting parts in the region of the casting mirror.
  • the flow in the form of a single or double vortex (hereinafter also called circular flow) through at least two rod-shaped mounting parts, which are sunk by a, possibly different per insertion part, immersion depth in the melt in the mold, and. braked to the left and right of the SEN, stabilizing the transient flow so that the resulting stabilized flow can be considered stationary.
  • This stabilization leads to a calming of the casting level and to an improved separation behavior of particles.
  • the melt is introduced into the mold either by free jet casting or by means of a pouring tube introduced, wherein in the latter form, the melt exits below the pouring mirror from the pouring tube through one or more outlet openings.
  • the measured value used is a pultrusion speed, a temperature of a side wall of the mold or a mass flow of the melt introduced into the mold.
  • the measured value is preferably determined by permanent measuring in real time and based on the control.
  • the measured value used is a temperature of a side wall of the mold or a flow velocity of the melt, preferably substantially parallel to the casting mirror, in the mold.
  • the measured value is preferably determined by permanent measuring in real time and based on the control.
  • a free jet of the melt at the outlet from the pouring tube is recessed by the rod-shaped built-in parts. This ensures in a simple manner that the melting of the casting powder is not endangered by the thermal energy of the flow or a freezing of the casting mirror is prevented.
  • a further preferred embodiment is that the melt is cooled by at least one rod-shaped component, the rod-shaped component is in communication with a cooling circuit.
  • the cooling circuit is preferably carried out as a thermosiphon or heat pipe, whereby on the one hand a large amount of the heat of fusion of the liquid metal is removed, whereby the quality of the precursors can be improved.
  • At least one rod-shaped insert has an actuator for changing a depth of immersion of the rod-shaped insert relative to the casting mirror or an actuator for changing a position of the rod-shaped insert relative to a Side wall of the mold
  • the device additionally comprises at least one transducer for measuring a state variable of the continuous casting machine and an associated control or regulating device, wherein the actuator is respectively connected to the controller and the rod-shaped fixture such that the control or regulating device taking into account the measured value determines a control signal that can be supplied to the actuator, so that the immersion depth relative to the casting mirror or the position relative to a side wall of the coke ille of at least one rod-shaped insert can be changed.
  • the automatic i.e. automatic, adaptation of the immersion depth and / or the position of a rod-shaped component to various operating conditions possible.
  • the rod-shaped fixtures cover less than 50% of the surface of the mold level of the mold, i. the sectional area of all rod-shaped installation parts with the casting mirror is less than 50% of the surface of the casting mirror.
  • a rod-shaped component has a round, oval, lenticular or polygonal cross section.
  • a rod-shaped built-in part to a cooling circuit. This makes it possible to improve the quality of the precursors.
  • the actuator is designed as a pressure medium cylinder or as an electric actuator. Both the pressure cylinder and the electric actuator are well suited as actuators for a control or regulation.
  • the device according to the invention or the method according to the invention is used in a continuous casting machine in the production of precursors from melt, preferably slabs or thin slabs made of steel, for stabilizing a flow of the melt in the form of a single vortex or a double vortex in a mold.
  • Fig. 1 is a sectional view of a mold for continuous casting of steel slabs shown.
  • a liquid molten steel flows from a distribution vessel, not shown, which is mounted above the mold 1, through a pouring tube 6 into the, from two narrow side walls 2 and two broad side walls 3 formed (see Fig. 2 ), Mold 1, where the melt cools and forms a solid strand shell.
  • the thus forming, at least partially solidified, strand is pulled out of the mold 1 and guided in a strand support device, not shown, supported and further cooled.
  • the melt flows below the casting mirror 5 through a plurality of, mutually opposite, outlet openings 7 from the pouring tube, wherein in each case forms a flow of the melt in the form of a double vortex.
  • a free jet 8 flows in the direction of a narrow side wall 2 of the mold 1, wherein the free jet in the stagnation points 9 in a flow in the strand extraction direction (in the picture down) and in a flow in the direction of the casting mirror 5 (in the picture above).
  • the flows in the direction of the casting mirror 5 are of particular importance, since they are responsible for the distribution conditions and the melting of the casting powder which is added to the casting mirror from above.
  • the circular flows in the form of a double vortex are determined by 30 rod-shaped mounting parts 10 (viewed from the casting distributor each 3 rows of 5 columns per left and right half-plane of the mold level of the mold 1, see. Fig. 2 ), wherein the flow velocities of the flows are reduced in the form of a double vortex, especially in the region of the casting mirror 5.
  • the immersion depth of a rod-shaped built-in part 10 is adjusted by means of a - for reasons of clarity only for a rod-shaped insert - actuator 11, which is designed as a pressure medium cylinder, so that the exiting free jet 8 of the flow of the melt is recessed, ie that the melt in Essentially uninfluenced from the pouring tube 4 can escape into the mold 1.
  • the positions of the rod-shaped built-in parts 10 are set as a function of a measurement value designed as a pullout extension speed, the measured value (a Speed of a not shown, non-driven strand guide roller of the strand support device) by a transducer (a speed sensor) is detected and a control, not shown, is supplied. Taking into account the measured value, the controller ascertains a plurality of actuating signals, which are supplied to the actuators 11 by means of a characteristic map, so that the immersion depths of the rod-shaped built-in components 10 are changed relative to the casting mirror 5.
  • Fig. 3 is a schematic representation with different immersion depths of the rod-shaped mounting parts 10 shown (the illustration of the actuators 11 has been omitted for reasons of clarity).

Landscapes

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

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vergießen von metallischer Schmelze zu stranggegossenen Vorprodukten in einer Stranggießmaschine.
  • Konkret betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Vergießen von metallischer Schmelze zu stranggegossenen Vorprodukten mit den folgenden Schritten
    • Einbringen der Schmelze in eine Kokille, wobei ein Gießspiegel der Schmelze in der Kokille und wenigstens eine Strömung der Schmelze in der Kokille in Form eines Einfachwirbels oder eines Doppelwirbels ausgebildet wird;
    • Abkühlen der Schmelze in der Kokille unter Ausbildung einer festen Strangschale;
    • Ausziehen eines zumindest teilerstarrten Strangs aus der Kokille;
    • Führen, Stützen und Kühlen des ausgezogenen Strangs in einer Strangstützeinrichtung;
    Eine Vorrichtung zum Vergießen von metallischer Schmelze zu stranggegossenen Vorprodukten in einer Stranggießmaschine umfasst im Wesentlichen
    • eine Kokille in der die Schmelze eingebracht wird, wobei in der Kokille ein Gießspiegel und ein teilerstarrter Strang ausgebildet werden;
    • eine Strangstützeinrichtung zum Führen, Stützen und Kühlen des Strangs, wobei der zumindest teilerstarrte Strang aus der Kokille ausgezogen wird; und
    • mehrere stabförmige Einbauteile im Bereich des Gießspiegels der Schmelze in der Kokille.
  • Einem Fachmann auf dem Gebiet der Stranggusstechnik ist es bekannt, metallische Schmelze in einer Stranggießmaschine zu stranggegossenen Vorprodukten zu Vergießen, wobei die Schmelze entweder durch ein Freistrahlgießverfahren (siehe z.B. WO 0010741 A1 , US 3,833.050 , US 3,840,062 und der JP 48-9251 A ) oder mittels eines Gießrohrs (engl. submerged entry nozzle, kurz SEN) in eine Kokille eingebracht wird. In beiden Fällen bildet sich ein Gießspiegel der Schmelze in der Kokille aus, wobei im ersten Fall die Schmelze ohne Führung durch ein Gießrohr im freien Fall und im zweiten Fall die Schmelze ausgehend von einer oder mehreren Austrittsöffnungen in der SEN in die Kokille eingebracht wird. Unabhängig von der Art des Einbringens der Schmelze in die Kokille bildet sich in der Kokille wenigstens eine Strömung in Form eines Einfach- oder Doppelwirbels aus. Im Fall des Einfachwirbels strömt die Schmelze unterhalb des Gießspiegels in Richtung Gießspiegel aus, wobei diese Strömung entweder im Bereich des Gießspiegels oder unterhalb des Gießspiegels in Richtung der Strangbewegung (abwärts) abgelenkt wird; im Fall des Doppelwirbels strömt die Schmelze unterhalb des Gießspiegels in Richtung einer Kokillenwand aus, wo sie sich in einem Staupunkt in eine Strömung in Richtung Gießspiegel (aufwärts) und in eine Strömung in Richtung der Strangbewegung (abwärts) aufteilt. Weitere Details zu den Einfach- und Doppelwirbeln können z.B. der Veröffentlichung
    • DAUBY, P. H. und KUNSTREICH, S.: Electromagnetic stirring in slab caster molds: What and why. Iron & steelmaker, vol. 30, no11, pp. 21-29, ISSN 0275-8687, 2003.
    entnommen werden.
  • Nach dem Abkühlen der Schmelze in der Kokille unter Ausbildung einer festen Strangschale, wird ein zumindest teilerstarrter Strang aus der Kokille ausgezogen, der in einer, der Kokille in Richtung der Strangbewegung nachgeordneten, Strangstützeinrichtung geführt, gestützt und weiter abgekühlt wird.
  • Die charakteristische Ausbildung der Strömung der Schmelze in der Kokille in Form eines Einfach- oder Doppelwirbels beeinflusst die Qualität des stranggegossenen Vorprodukts (z.B. Dünnbrammen, Brammen oder Barren) maßgeblich, da diese Strömung für die Stabilität des Gießspiegels, die gleichmäßige Erstarrung des Strangs, die Aufschmelz- und Verteilbedingungen des Gießpulvers sowie für das Abscheideverhalten von Partikel in der Schmelze verantwortlich ist. Durch ein instationäres Verhalten dieser Strömung können überdies Schwankungen des Gießspiegels oder eine ungenügende Schmierung des Strangs hervorgerufen werden. Gießspiegelschwankungen haben negative Auswirkungen auf die Oberflächenqualität; die ungenügende Strangschmierung, bedingt durch unzureichend aufgeschmolzenes Gießpulver, kann zu sogenannten Strangsteckern führen, wodurch ein Strangdurchbruch bzw. ein Gießabbruch resultieren kann. Das stationäre Verhalten dieser Strömung ist somit von besonderer Bedeutung für den Stranggießprozess.
  • Eine Analyse der Strömungsverhältnisse der Schmelze in der Kokille zeigt, dass sich die Strömung in Form eines Einfach- oder Doppelwirbels instationär verhält und eine große Neigung zu periodischen Schwingungen aufweist. Vor allem kurz nach dem Gießstart ist diese Strömung sehr instabil und benötigt eine gewisse Zeit (typischerweise mehrere Minuten) um sich auf einen quasi-stationären Zustand einzupendeln.
  • Aus der JP 02-015852 ist es bekannt, Wärmerohre (engl. heat pipes) im Bereich des Gießspiegels beim Stranggießen einzusetzen. Durch diese Elemente wird gezielt Wärme aus der metallischen Schmelze abgeführt, sodass die Erstarrung der Schmelze in der Kokille beschleunigt wird und die Produktivität der Anlage gesteigert werden kann. Auf welche Art und Weise die Strömung der Schmelze in der Kokille stabilisiert werden kann, ist in der Schrift nicht gezeigt.
  • Aus der JP 11-104789 A ist eine Stranggießkokille mit zwei "unidirectional flow weirs 9" bekannt, die im weitesten Sinne als stabförmige Einbauteile angesehen werden können. Diese sind manuell über Schienenführungen 12 anheb- und absenkbar, um die Strömung in der Kokille zu beeinflussen.
  • Aus der JP 2-015852 A und der JP S54-43832 A ist eine Kokille mit einer stabförmigen, in horizontaler Richtung oszillierenden Kühleinrichtung bekannt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit denen eine stabilere Strömung der Schmelze in der Kokille in Form eines Einfach- oder Doppelwirbels erzielt werden kann,
    • wodurch die Stabilität des Gießspiegels erhöht wird;
    • das Abscheideverhalten von Partikel in der Kokille verbessert wird; und
    • gleichmäßigere Aufschmelz- und Verteilbedingungen für das Gießpulver erzielt werden.
  • Eine weitere Aufgabe besteht darin, die Einschwingzeit der Strömung der Schmelze in der Kokille in Form eines Einfach- oder Doppelwirbels zu reduzieren, wodurch die Zeit vom Gießstart bis zum Normalbetrieb mit quasi-stationären Verhältnissen einer Stranggießanlage reduziert werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem die Strömung der Schmelze in Form eines Einfachwirbels oder eines Doppelwirbels durch mehrere stabförmige Einbauteile im Bereich des Gießspiegels stabilisiert wird. Dabei wird die Strömung in Form eines Einfach- oder Doppelwirbels (im Folgenden auch zirkuläre Strömung genannt) durch mindestens zwei stabförmige Einbauteile, die um eine, gegebenenfalls pro Einbauteil verschiedene, Eintauchtiefe in die Schmelze in der Kokille versenkt sind und z.B. links und rechts vom SEN angeordnet sind, abgebremst, was zu einer Stabilisierung der instationären Strömung führt, sodass die resultierende, stabilisierte Strömung als stationär angesehen werden kann. Diese Stabilisierung führt zu einer Beruhigung des Gießspiegels und zu einem verbesserten Abscheideverhalten von Partikel. Außerdem werden dadurch gleichmäßige Aufschmelz- und Verteilbedingungen für das Gießpulver erzielt, was zu einer verbesserten Oberflächenqualität des Strangs führt und der Bildung von Strangsteckern und somit der Durchbruchsgefahr entgegen wirkt. Durch das verbesserte Abscheideverhalten können elektromagnetische Rühr- bzw. Bremseinrichtungen entfallen, was einerseits die Investitionskosten und andererseits die Energiekosten im laufenden Betrieb reduziert.
  • In einer Ausführungsform wird die Schmelze entweder durch ein Freistrahlgießen oder mittels eines Gießrohrs in die Kokille eingebracht, wobei in der letztgenannten Form die Schmelze unterhalb des Gießspiegels aus dem Gießrohr durch ein oder mehrere Austrittsöffnungen austritt.
  • Eine Anpassung an verschiedene Betriebsbedingungen (z.B. unterschiedliche Strangauszugsgeschwindigkeiten oder Strangquerschnitte) ist in einfacher Form durch folgende Schritte möglich:
    • Erfassen eines Messwerts von einem Messwertaufnehmer durch ein Messen einer Zustandsgröße des Stranggießverfahrens;
    • Ermitteln eines zeitlich veränderlichen Stellsignals mit Hilfe einer Steuerung unter Berücksichtigung des Messwerts;
    • Beaufschlagen eines Aktuators mit dem Stellsignal, wobei der Aktuator entweder eine Eintauchtiefe wenigstens eines stabförmigen Einbauteils gegenüber dem Gießspiegel oder eine Position eines stabförmigen Einbauteils gegenüber einer Seitenwand der Kokille verändert.
    Mittels dieser Ausführungsform wird entweder die Eintauchtiefe oder die Position wenigstens eines stabförmigen Einbauteils mittels einer Steuerung (z.B. einer Kennfeldsteuerung) in Abhängigkeit eines Messwerts eingestellt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsvariante wird als Messwert eine Strangauszugsgeschwindigkeit, eine Temperatur einer Seitenwand der Kokille oder ein Massenfluss der in die Kokille eingebrachten Schmelze verwendet. Der Messwert wird bevorzugt durch permanentes Messen in Echtzeit ermittelt und der Steuerung zugrundegelegt.
  • Eine hochgenaue und robuste Anpassung an verschiedene Betriebsbedingungen ist weiters durch folgende Schritte möglich:
    • Erfassen eines Messwerts von einem Messwertaufnehmer durch ein Messen einer Zustandsgröße des Stranggießverfahrens;
    • Ermitteln einer zeitlich veränderlichen Stellgröße mit Hilfe einer Regeleinrichtung unter Zuhilfenahme eines Regelgesetzes und unter Berücksichtigung eines Sollwerts des Messwerts;
    • Beaufschlagen eines Aktuators mit der Stellgröße, wobei der Aktuator entweder eine Eintauchtiefe wenigstens eines stabförmigen Einbauteils gegenüber dem Gießspiegel oder eine Position eines stabförmigen Einbauteils gegenüber einer Seitenwand der Kokille verändert.
    Mittels dieser Ausführungsform wird entweder die Eintauchtiefe oder die Position wenigstens eines stabförmigen Einbauteils mittels einer Regelung so eingestellt, dass durch eine Veränderung der Eintauchtiefe bzw. der Position mindestens eines stabförmigen Einbauteils der Messwert im Wesentlichen beim Sollwert gehalten wird.
  • In einer bevorzugten Ausführungsvariante wird als Messwert eine Temperatur einer Seitenwand der Kokille oder eine Strömungsgeschwindigkeit der Schmelze, bevorzugt im Wesentlichen parallel zum Gießspiegel, in der Kokille verwendet. Der Messwert wird bevorzugt durch permanentes Messen in Echtzeit ermittelt und der Regelung zugrundegelegt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Freistrahl der Schmelze beim Austritt aus dem Gießrohr durch die stabförmigen Einbauteile ausgespart. Damit wird in einfacher Weise sichergestellt, dass das Aufschmelzen des Gießpulvers durch die thermische Energie der Strömung nicht gefährdet bzw. ein Einfrieren des Gießspiegels verhindert wird.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsform besteht darin, dass die Schmelze durch wenigstens ein stabförmiges Einbauteil abgekühlt wird, wobei das stabförmige Einbauteil mit einem Kühlkreislauf in Verbindung steht. Hierbei wird der Kühlkreislauf bevorzugt als Thermosyphon oder Wärmerohr ausgeführt, wodurch einerseits eine große Menge der Schmelzwärme des flüssigen Metalls abgeführt wird, wodurch die Qualität der Vorprodukte verbessert werden kann.
  • Um eine möglichst unmittelbare Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu ermöglichen, welches die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe löst, weist wenigstens ein stabförmiger Einbauteil einen Aktuator zur Änderung einer Eintauchtiefe des stabförmigen Einbauteils gegenüber dem Gießspiegel oder einen Aktuator zur Änderung einer Position des stabförmigen Einbauteils gegenüber einer Seitenwand der Kokille auf, wobei die Vorrichtung zusätzlich wenigstens einen Messwertaufnehmer zum Messen einer Zustandsgröße der Stranggießmaschine und eine damit verbundene Steuerung oder Regeleinrichtungaufweist, wobei der Aktuator jeweils mit der Steuerung oder Regeleinrichtung und dem stabförmigen Einbauteil derart verbunden ist, dass die Steuerung oder Regeleinrichtung unter Berücksichtigung des Messwerts ein Stellsignal ermittelt, dass dem Aktuator zugeführt werden kann, sodass die Eintauchtiefe gegenüber dem Gießspiegel oder die Position gegenüber einer Seitenwand der Kokille des wenigstens einen stabförmigen Einbauteils verändert werden kann.
  • Mittels der letztgenannten Ausführungsform ist die automatische, d.h. selbsttätige, Anpassung der Eintauchtiefe und/oder der Position eines stabförmigen Einbauteils an verschiedene Betriebsbedingungen möglich.
  • In einer Ausführungsform bedecken die stabförmigen Einbauteile weniger als 50 % der Oberfläche des Gießspiegels der Kokille, d.h. dass die Schnittfläche aller stabförmigen Einbauteile mit dem Gießspiegel weniger als 50 % der Oberfläche des Gießspiegels beträgt.
  • In einer Ausführungsform weist ein stabförmiges Einbauteil einen runden, ovalen, linsenförmigen oder vieleckigen Querschnitt auf.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist ein stabförmiges Einbauteil einen Kühlkreislauf auf. Dadurch ist es möglich, die Qualität der Vorprodukte zu verbessern.
  • In einer Ausführungsform ist der Aktuator als ein Druckmittelzylinder oder als ein elektrischer Stellantrieb ausgebildet. Sowohl der Druckmittelzylinder als auch der elektrische Stellantrieb sind gut als Aktuatoren für eine Steuerung oder Regelung geeignet.
  • Vorteilhafterweise verwendet man die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren in einer Stranggießmaschine bei der Herstellung von Vorprodukten aus Schmelze, bevorzugt Brammen oder Dünnbrammen aus Stahl, zur Stabilisierung einer Strömung der Schmelze in Form eines Einfachwirbels oder eines Doppelwirbels in einer Kokille.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung nicht einschränkender Ausführungsbeispiele, wobei auf die folgenden Figuren Bezug genommen wird, die Folgendes zeigen:
    • Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer Kokille zum Stranggießen von Brammen mit mehreren stabförmigen Einbauteilen Fig. 2 eine zu Fig. 1 zugehörige Draufsicht
    • Fig. 3 eine Schnittdarstellung einer Kokille zum Stranggießen von Brammen mit einer unterschiedlichen Eintauchtiefe der stabförmigen Einbauteile
  • In Fig. 1 ist eine Schnittdarstellung einer Kokille zum Stranggießen von Brammen aus Stahl gezeigt. Dabei fließt eine flüssige Stahlschmelze aus einem nicht gezeigten Verteilergefäß, welches oberhalb der Kokille 1 angebracht ist, durch ein Gießrohr 6 in die, aus zwei Schmalseitenwänden 2 und zwei Breitseitenwänden 3 gebildete (siehe Fig. 2), Kokille 1, wo sich die Schmelze abkühlt und eine feste Strangschale ausbildet. Der sich so ausbildende, zumindest teilerstarrte, Strang wird aus der Kokille 1 ausgezogen und in einer nicht gezeigten Strangstützeinrichtung geführt, gestützt und weiter gekühlt. Wie in der Figur gezeigt, strömt die Schmelze unterhalb des Gießspiegels 5 durch mehrere, einander gegenüberliegende, Austrittsöffnungen 7 aus dem Gießrohr aus, wobei sich jeweils eine Strömung der Schmelze in Form eines Doppelwirbels ausbildet. Dabei strömt je ein Freistrahl 8 in Richtung einer Schmalseitenwand 2 der Kokille 1 aus, wobei sich der Freistrahl in den Staupunkten 9 in eine Strömung in Richtung der Strangauszugsrichtung (im Bild nach unten) und in eine Strömung in Richtung des Gießspiegels 5 (im Bild nach oben) aufteilt. Den Strömungen in Richtung des Gießspiegels 5 kommt eine besonders hohe Bedeutung zu, da diese für die Verteilungsbedingungen und das Aufschmelzen des Gießpulvers, das von oben auf den Gießspiegel zugegeben wird, verantwortlich sind.
  • Die zirkulären Strömungen in Form eines Doppelwirbels werden durch 30 stabförmige Einbauteile 10 (vom Gießverteiler aus betrachtet je 3 Zeilen á 5 Spalten pro linker und rechter Halbebene des Gießspiegels der Kokille 1, vgl. Fig. 2) stabilisiert, wobei die Strömungsgeschwindigkeiten der Strömungen in Form eines Doppelwirbels speziell im Bereich des Gießspiegels 5 reduziert werden. Die Eintauchtiefe eines stabförmigen Einbauteils 10 wird mittels eines - aus Gründen der Übersichtlichkeit nur für ein stabförmiges Einbauteil eingezeichneten - Aktuators 11, der als Druckmittelzylinder ausgebildet ist, so eingestellt, dass der austretende Freistrahl 8 der Strömung der Schmelze ausgespart wird, d.h. dass die Schmelze im Wesentlichen unbeeinflusst aus dem Gießrohr 4 in die Kokille 1 austreten kann. In einer alternativen Ausführungsform wäre es natürlich auch möglich, anstelle der Eintauchtiefe eines stabförmigen Einbauteils gegenüber dem Gießspiegel 5 die Position eines stabförmigen Einbauteils gegenüber einer Schmalseitenwand 2 oder einer Breitseitenwand 3 der Kokille 1 zu verändern.
  • Die Positionen der stabförmigen Einbauteile 10 werden in Abhängigkeit eines als Strangauszugsgeschwindigkeit ausgebildeten Messwerts eingestellt, wobei der Messwert (eine Drehzahl einer nicht dargestellten, nicht angetriebenen Strangführungsrolle der Strangstützeinrichtung) von einem Messwertaufnehmer (ein Drehzahlsensor) erfasst wird und einer nicht dargestellten Steuerung zugeführt wird. Die Steuerung ermittelt mittels eines Kennfelds unter Berücksichtigung des Messwerts mehrere Stellsignale, die die Aktuatoren 11 zugeführt werden, sodass die Eintauchtiefen der stabförmigen Einbauteile 10 gegenüber dem Gießspiegel 5 verändert werden. In Fig. 3 ist eine schematische Darstellung mit unterschiedlichen Eintauchtiefen der stabförmigen Einbauteile 10 dargestellt (auf die Darstellung der Aktuatoren 11 wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet).
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kokille
    2
    Schmalseitenwand
    3
    Breitseitenwand
    4
    Gießrohr
    5
    Gießspiegel
    6
    Mittelachse
    7
    Austrittsöffnung
    8
    Freistrahl
    9
    Staupunkt
    10
    Stabförmiges Einbauteil
    11
    Aktuator

Claims (12)

  1. Verfahren zum Vergießen von metallischer Schmelze zu stranggegossenen Vorprodukten mit den folgenden Schritten
    - Einbringen der Schmelze in eine Kokille (1), wobei ein Gießspiegel (5) der Schmelze in der Kokille (1) und wenigstens eine Strömung der Schmelze in der Kokille (1) in Form eines Einfachwirbels oder eines Doppelwirbels ausgebildet wird;
    - Abkühlen der Schmelze in der Kokille (1) unter Ausbildung einer festen Strangschale;
    - Ausziehen eines zumindest teilerstarrten Strangs aus der Kokille (1);
    - Führen, Stützen und Kühlen des ausgezogenen Strangs in einer Strangstützeinrichtung;
    gekennzeichnet durch
    - ein Erfassen eines Messwerts von einem Messwertaufnehmer durch ein Messen einer Zustandsgröße des Stranggießverfahrens;
    - ein Ermitteln eines zeitlich veränderlichen Stellsignals mit Hilfe einer Steuerung unter Berücksichtigung des Messwerts;
    - ein Beaufschlagen eines Aktuators (11) mit dem Stellsignal, wobei der Aktuator (11) entweder eine Eintauchtiefe wenigstens eines stabförmigen Einbauteils (10) gegenüber dem Gießspiegel (5) oder eine Position eines stabförmigen Einbauteils (10) gegenüber einer Seitenwand (2, 3) der Kokille (1) verändert, sodass die Strömung der Schmelze in Form eines Einfachwirbels oder eines Doppelwirbels durch mehrere stabförmige Einbauteile (10) im Bereich des Gießspiegels (5) stabilisiert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Messwert eine Strangauszugsgeschwindigkeit, eine Temperatur einer Seitenwand (2, 3) der Kokille (1) oder ein Massenfluss der in die Kokille (1) eingebrachten Schmelze verwendet wird.
  3. Verfahren zum Vergießen von metallischer Schmelze zu stranggegossenen Vorprodukten mit den folgenden Schritten
    - Einbringen der Schmelze in eine Kokille (1), wobei ein Gießspiegel (5) der Schmelze in der Kokille (1) und wenigstens eine Strömung der Schmelze in der Kokille (1) in Form eines Einfachwirbels oder eines Doppelwirbels ausgebildet wird;
    - Abkühlen der Schmelze in der Kokille (1) unter Ausbildung einer festen Strangschale;
    - Ausziehen eines zumindest teilerstarrten Strangs aus der Kokille (1);
    - Führen, Stützen und Kühlen des ausgezogenen Strangs in einer Strangstützeinrichtung;
    gekennzeichnet durch
    - ein Erfassen eines Messwerts von einem Messwertaufnehmer durch ein Messen einer Zustandsgröße des Stranggießverfahrens;
    - ein Ermitteln einer zeitlich veränderlichen Stellgröße mit Hilfe einer Regeleinrichtung unter Zuhilfenahme eines Regelgesetzes und unter Berücksichtigung eines Sollwerts des Messwerts;
    - ein Beaufschlagen eines Aktuators (11) mit der Stellgröße, wobei der Aktuator (11) entweder eine Eintauchtiefe wenigstens eines stabförmigen Einbauteils (10) gegenüber dem Gießspiegel (5) oder eine Position eines stabförmigen Einbauteils (10) gegenüber einer Seitenwand (2, 3) der Kokille (1) verändert, sodass die Strömung der Schmelze in Form eines Einfachwirbels oder eines Doppelwirbels durch mehrere stabförmige Einbauteile (10) im Bereich des Gießspiegels (5) stabilisiert wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Messwert eine Temperatur einer Seitenwand (2, 3) der Kokille (1) oder eine Strömungsgeschwindigkeit der Schmelze, bevorzugt im Wesentlichen parallel zum Gießspiegel (5), in der Kokille (1) verwendet wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Freistrahl (8) der Schmelze beim Austritt aus dem Gießrohr (4) durch die stabförmigen Einbauteile (10) ausgespart wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelze durch wenigstens ein stabförmiges Einbauteil (10) abgekühlt wird, wobei das stabförmige Einbauteil (10) mit einem Kühlkreislauf in Verbindung steht.
  7. Vorrichtung zum Vergießen von metallischer Schmelze zu stranggegossenen Vorprodukten in einer Stranggießmaschine, aufweisend
    - eine Kokille (1) in der die Schmelze eingebracht wird, wobei in der Kokille (1) ein Gießspiegel (5) und ein teilerstarrter Strang ausgebildet werden;
    - eine Strangstützeinrichtung zum Führen, Stützen und Kühlen des Strangs, wobei der zumindest teilerstarrte Strang aus der Kokille (1) ausgezogen wird;
    - mehrere stabförmige Einbauteile (10) im Bereich des Gießspiegels (5) der Schmelze in der Kokille (1);
    dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein stabförmiger Einbauteil (10) einen Aktuator (11) zur Änderung einer Eintauchtiefe des stabförmigen Einbauteils (10) gegenüber dem Gießspiegel (5) oder einen Aktuator (11) zur Änderung einer Position des stabförmigen Einbauteils (10) gegenüber einer Seitenwand (2, 3) der Kokille (1) aufweist, wobei die Vorrichtung zusätzlich wenigstens einen Messwertaufnehmer zum Messen einer Zustandsgröße der Stranggießmaschine und eine damit verbundene Steuerung oder Regeleinrichtung aufweist, wobei der Aktuator (11) jeweils mit der Steuerung oder Regeleinrichtung und dem stabförmigen Einbauteil (10) derart verbunden ist, dass die Steuerung oder Regeleinrichtung unter Berücksichtigung des Messwerts ein Stellsignal ermittelt, das dem Aktuator (11) zugeführt werden kann, sodass die Eintauchtiefe gegenüber dem Gießspiegel (5) oder die Position gegenüber einer Seitenwand (2, 3) der Kokille (1) des wenigstens einen stabförmigen Einbauteils (10) verändert werden kann
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die stabförmigen Einbauteile (10) weniger als 50 % der Oberfläche des Gießspiegels (5) der Kokille (1) bedecken.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein stabförmiges Einbauteil (10) einen runden, ovalen, linsenförmigen oder vieleckigen Querschnitt aufweist.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein stabförmiges Einbauteil (10) einen Kühlkreislauf aufweist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (11) als ein Druckmittelzylinder oder als ein elektrischer Stellantrieb ausgebildet ist.
  12. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11 in einer Stranggießmaschine bei der Herstellung von Vorprodukten aus Schmelze, bevorzugt Brammen oder Dünnbrammen aus Stahl, zur Stabilisierung einer Strömung der Schmelze in Form eines Einfachwirbels oder eines Doppelwirbels in einer Kokille (1).
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