EP3113895B1 - Verfahren und anlage zur kühlung von flüssigkeitsgekühlten kokillen für metallurgische prozesse - Google Patents

Verfahren und anlage zur kühlung von flüssigkeitsgekühlten kokillen für metallurgische prozesse Download PDF

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EP3113895B1
EP3113895B1 EP15710448.0A EP15710448A EP3113895B1 EP 3113895 B1 EP3113895 B1 EP 3113895B1 EP 15710448 A EP15710448 A EP 15710448A EP 3113895 B1 EP3113895 B1 EP 3113895B1
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mold
coolant
water
temperature
liquid
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Harald Holzgruber
Alexander SCHERIAU
Michael Kubin
Andreas Filzwieser
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INTECO special melting technologies GmbH
Inteco Special Melting Tech GmbH
Original Assignee
INTECO special melting technologies GmbH
Inteco Special Melting Tech GmbH
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    • 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
    • B22D11/055—Cooling the moulds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
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    • B22D11/181—Controlling or regulating processes or operations for pouring responsive to molten metal level or slag level
    • B22D11/182—Controlling or regulating processes or operations for pouring responsive to molten metal level or slag level by measuring temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B22D7/06—Ingot moulds or their manufacture
    • B22D7/064—Cooling the ingot moulds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
    • C22B9/16—Remelting metals
    • C22B9/18—Electroslag remelting
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    • C22B9/16—Remelting metals
    • C22B9/20—Arc remelting

Definitions

  • the present invention relates to an improved method for cooling liquid-cooled molds used in continuous casting and remelting plants and for the production of strands or blocks of steels and metals, e.g. Aluminum, copper, nickel and cobalt and their alloys are used.
  • the molds used for this purpose usually consist of an alloyed or unalloyed copper insert, which is installed in a so-called "water jacket", usually consisting of a welded steel construction, the heat removal being effected by the cooling water passing through the gap between the mold insert and the water jacket.
  • the flow rate of the cooling water must be so great that vapor bubble formation on the water side of the Kokillendones is avoided.
  • plate molds made of copper which either have holes through which the cooling liquid is passed or on the cooling water side have milled grooves that serve as cooling channels and by a screwed steel plate to be sealed.
  • Such molds are in use in continuous casting, as well as in plants for remelting consumable electrodes either in a hot slag bath - the electroslag remelting - or by an arc under vacuum - the vacuum arc remelting process.
  • the liquid metal to be cast is poured from a tundish into one or more water-cooled oscillating copper molds.
  • the molds used are open at the bottom and can also have a certain conicity.
  • a first viable strand shell is formed which is continuously withdrawn from the mold.
  • casting powder slags are used.
  • an already solidified metal block (self-consumable electrode) is melted in an electrically conductive slag or under vacuum by an electric arc.
  • the liquid steel collects in a liquid metal sump, which is located in a water-cooled mold, and solidifies in this to a remelt block.
  • remelting can be used on the one hand downwardly open molds (Gleitkokillen) and on the other hand down closed molds (Standkokillen).
  • the molds may have a certain conicity.
  • the Umschmelzblock is pulled down from the mold by means of a movable bottom plate.
  • plants in operation which are equipped with an upwardly movable mold and a fixed base plate.
  • the first solidification of the liquid metal takes place in direct contact with the copper mold or in contact with a solidified slag layer, which can form between the strand or remelt block and the mold.
  • the formation of a solid slag layer is mainly dependent on the casting or remelting parameters as well as the shrinkage behavior of the steel quality.
  • the molds for continuous casting and remelting by circulating water of a conventional Cooled water circuit which usually consists of a cooling water storage tank, a pump set and a heat exchanger and slide, valves, measuring and control devices for the purpose of controlling and controlling the water flow has.
  • Water usually has a comparatively low operating temperature.
  • a maximum flow temperature of 50-60 ° C at a temperature difference between the cooling water supply and return temperature (T) of about 10 ° C can be mentioned here.
  • This low temperature of the water leads to a strong cooling effect due to the self-adjusting high temperature gradient between steel and mold inner wall.
  • This strong cooling effect can lead to a solidification of the meniscus of the liquid steel at the boundary line liquid metal and atmosphere or slag. If the already solidified meniscus overflowed by local flow turbulence in the liquid steel or by an increase of the liquid metal mirror in the mold of liquid metal, surface defects, which are referred to in the continuous casting literature as so-called "hook".
  • One way in which the method according to the invention is aimed is, for example, to carry out the cooling water circuit of the mold as a pressure circuit.
  • the water temperature can be increased up to 180 ° C, which corresponds to a water pressure of about 11 - 14 bar.
  • This approach requires a technical control of the pressure circuit, whereby safety aspects must also be considered.
  • Another solution which is simpler compared to a pressurized water circuit, is to cool the mold with liquid metal or salt melts, which can be operated in a pressure range comparable to the conventional water cycle.
  • the only modification here relates to the sealing rings of the existing molds, which must be suitable for use at higher temperatures.
  • Salt melts suitable for this purpose are also referred to in the literature as ionic liquids.
  • Ionic liquids are characterized in that they are liquid in a temperature range between room temperature and 600 ° C, preferably between room temperature and 300 ° C, without requiring an increase in pressure is necessary. In principle, all ionic liquids known per se can be used. Types and methods of preparation of ionic liquids are the WO 2005/021484 .
  • WO 2008/052860 WO 2008/052863 and WO 2013/113461 refer to.
  • the cooling of the mold is carried out indirectly as in the prior art water cooling, that is, the cooling medium does not come into direct contact with the liquid to be cast metal.
  • the dissipated heat is removed or recovered via a heat exchanger, so that a constant inlet temperature of the coolant can be ensured.
  • Another advantage of using liquid metal or molten salts is that, in the case of damage to the mold, there is no reaction of the refrigerant with the liquid metal to be poured or remelted.
  • the essential effect of the process according to the invention is that a positive effect on the quality of the strand or remelt block is achieved by the use of water under elevated pressure or of liquid metal melts or ionic liquids. Due to the higher temperature of these cooling media, the initial solidification of the metal is delayed so that it begins only below the meniscus area.
  • the present invention is a method for cooling liquid-cooled, usually consisting of copper molds for continuous casting or remelting self-consuming electrodes of steels or metals, in which the cooling effect of the coolant used is greatly reduced compared to water, so that the primary solidification of the liquid metal is delayed and takes place only below the meniscus in contact with the mold wall.
  • the temperature difference between the coolant inlet and outlet to achieve the purpose of the invention when using liquid molten metal or ionic liquid as the coolant is between 5 ° C and a maximum of 150 ° C.
  • an inlet temperature of the coolant is preferably selected when using water as a coolant between 60 ° C and 100 ° C and the outlet temperature at temperature differences between 40 ° C and 100 ° C set to 100 ° C to 200 ° C.
  • molten metal which are liquid below 100 ° C.
  • a particularly favorable solution is the use of ionic liquids with and without water content, which are liquid above room temperature and up to at least 200 ° C.
  • a defined control of the temperature difference between inlet and outlet of the coolant in the range of at least 5 ° C and a maximum of 150 ° C is required. It is essential here to maintain the respectively selected or desired temperature difference at a defined coolant inlet temperature which can be maintained by re-cooling the coolant in a heat exchanger.
  • a suitable for carrying out the method according to the invention cooling circuit has a storage tank as a reservoir for the coolant and a circulation pump, by means of which the coolant is conveyed by the continuous casting or Umschmelzkokille and a heat exchanger, and corresponding valves and measuring devices for monitoring and control.
  • the cooling circuit can be designed both open, so that the storage tank is at atmospheric pressure or closed with a pressurized storage tank.
  • a closed cooling circuit for carrying out the method according to the invention is shown schematically with a mold 1, which can be designed as a sliding or standing mold for the continuous casting or remelting process.
  • the heat released via a heat exchanger 4 amount of heat can be used subsequently for a recovery of thermal energy.
  • a collecting container 5 and a pump 6 the coolant is passed back into the mold 1.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Kühlung flüssigkeitsgekühlter Kokillen, welche in Anlagen zum Stranggießen und Umschmelzen Anwendung finden und zur Herstellung von Strängen oder Blöcken aus Stählen und Metallen wie z.B. Aluminium, Kupfer, Nickel und Kobalt und deren Legierungen verwendet werden.
  • Die dafür verwendeten Kokillen bestehen üblicherweise aus einem legierten oder unlegierten Kupfereinsatz, der in einen sogenannten, meist aus einer Stahl-Schweißkonstruktion bestehenden "Wassermantel" eingebaut ist, wobei die Wärmeabfuhr durch das durch den Spalt zwischen Kokilleneinsatz und Wassermantel durchlaufende Kühlwasser bewirkt wird. Die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers muss dabei so groß sein, dass eine Dampfblasenbildung auf der Wasserseite des Kokilleneinsatzes vermieden wird.
  • Außer den oben beschriebenen, aus Kokilleneinsatz und Kühlmantel bestehenden Kokillen, werden auch sogenannte Plattenkokillen aus Kupfer eingesetzt, welche entweder über Bohrungen verfügen, durch welche die Kühlflüssigkeit geleitet wird oder aber an der Kühlwasserseite über ausgefräste Nuten verfügen, die als Kühlkanäle dienen und die durch eine aufgeschraubte Stahlplatte abgedichtet werden.
  • Bei allen diesen dem Stand der Technik entsprechenden Kokillenarten erfolgt die Erstarrung des flüssigen Metalls im Kontakt mit der Innenwand und die Abfuhr der Wärme von der mit dem Kühlmittel in Kontakt stehenden Außenwand des Kokilleneinsatzes.
  • Derartige Kokillen sind in Verwendung in Stranggießanlagen, wie auch in Anlagen zum Umschmelzen selbstverzehrender Elektroden entweder in einem heißen Schlackenbad - dem Elektroschlacke-Umschmelzverfahren - oder durch einen Lichtbogen unter Vakuum - dem Vakuum-Lichtbogen Umschmelzverfahren.
  • Beim Stranggießen wird das zu vergießende flüssige Metall von einem Verteilergefäß (Tundish) in eine oder mehrere wassergekühlte oszillierende Kupferkokillen vergossen. Die verwendeten Kokillen sind nach unten offen und können auch eine gewisse Konizität haben. In der Kokille entsteht eine erste tragfähige Strangschale welche kontinuierlich aus der Kokille abgezogen wird Um die Reibung zwischen Strang und Kokilleninnenwand gering zu halten und den flüssigen Stahl gegen den Atmosphäreneinfluss zu schützen, werden Gießpulverschlacken verwendet.
  • Bei den Umschmelzverfahren wird ein bereits erstarrter Metallblock (selbstverzehrende Elektrode) in einer elektrisch leitenden Schlacke oder unter Vakuum durch einen Lichtbogen abgeschmolzen. Der flüssige Stahl sammelt sich in einem flüssigen Metallsumpf, der sich in einer wassergekühlten Kokille befindet, und erstarrt in dieser zu einem Umschmelzblock. Beim Umschmelzen können einerseits nach unten offene Kokillen (Gleitkokillen) und andererseits nach unten geschlossene Kokillen (Standkokillen) verwendet werden. Je nach Ausführungsart können die Kokillen eine gewisse Konizität aufweisen. Bei Verwendung einer Gleitkokille wird der Umschmelzblock nach unten aus der Kokille mit Hilfe einer verfahrbaren Bodenplatte abgezogen. Es sind auch Anlagen in Betrieb welche mit einer nach oben verfahrbaren Kokille und einer fixen Bodenplatte ausgerüstet sind.
  • Bei den oben genannten Verfahren erfolgt die Ersterstarrung des flüssigen Metalls in direktem Kontakt mit der Kupferkokille oder in Kontakt mit einer erstarrten Schlackenschicht, welche sich zwischen Strang- bzw. Umschmelzblock und Kokille bilden kann. Die Ausbildung einer festen Schlackenschicht ist hauptsächlich von den Gieß- bzw. Umschmelzparametern sowie vom Schrumpfverhalten der Stahlqualität abhängig. Dem Stand der Technik entsprechend werden die Kokillen für das Stranggießen und das Umschmelzen durch umlaufendes Wasser eines konventionellen Wasserkreislaufs gekühlt, der meist aus einem Kühlwasservorratstank, einem Pumpensatz sowie einem Wärmetauscher besteht und Schieber, Ventile, Meß- und Regelgeräte zum Zweck der Kontrolle und Steuerung des Wasserdurchlaufs aufweist.
  • Wasser hat üblicherweise eine vergleichsweise geringe Betriebstemperatur. Beispielhaft kann hier eine maximale Vorlauftemperatur von 50 - 60 °C bei einer Temperaturdifferenz zwischen der Kühlwasservorlauf- und - Rücklauftemperatur (T) von etwa 10 °C genannt werden. Diese geringe Temperatur des Wassers führt zu einem starken Kühleffekt aufgrund des sich einstellenden hohen Temperaturgradienten zwischen Stahl und Kokilleninnenwand. Diese starke Kühlwirkung kann zu einer Erstarrung des Meniskus des flüssigen Stahls an der Grenzlinie flüssiges Metall und Atmosphäre oder Schlacke führen. Wird der bereits erstarrte Meniskus durch lokale Strömungsturbulenzen im flüssigen Stahl oder durch einen Anstieg des flüssigen Metallspiegels in der Kokille von flüssigem Metall überflossen, kommt es zu Oberflächenfehlern, welche in der Strangguss-Literatur als sogenannte "Haken" bezeichnet werden. Beim Umschmelzen in Gleitkokillen kann es zudem beim Blockabzug zu einem Aufreißen der festen Schlackenschicht kommen. Dies ermöglicht dem flüssigen Metall ebenfalls den bereits erstarrten Meniskus zu überfließen und es kommt zu sogenannten "Tränen" oder "Metallfinnen". Dieses "Überfließen" kann auch durch eine über den Meniskus vorauseilende Erstarrungsfront auftreten, welche sich aus der starken Kühlwirkung des Wassers ergibt. Diese Oberflächenfehler am fertigen Strang bzw. Umschmelzblock erschweren eine nachfolgende Weiterverarbeitung der Gussprodukte.
  • Aus den oben erwähnten Gründen ist es daher wünschenswert, dass die Ersterstarrung des flüssigen Metalls erst unterhalb des Meniskus einsetzt und dass sich flüssiges Metall vor der Erstarrungszone befindet. In diesem Fall kann eine glatte Oberflächenbildung erzielt werden.
  • Um das zu erreichen ist es erforderlich, den Temperaturgradienten im Meniskusbereich zu verringern was durch eine verringerte Wärmeabfuhr bewirkt werden kann und so eine Erstarrung des Metalls im Bereich des Meniskus verhindert.
  • In der Vergangenheit sind einige Versuche gemacht worden, die Wärmeabfuhr zu senken. Es ist bekannt, dass eine definierte Rauigkeit auf der Oberfläche der Kokille aufgebracht werden kann. Die in den Rillen eingeschlossene Luft wirkt isolierend auf die Wärmeabfuhr und verringert diese dadurch. In der Literatur wird auch eine Möglichkeit beschrieben, den oberen Teil der Kokille im Bereich der Grenzschicht Schlacke - Stahl durch einen Feuerfesteinsatz oder einen Keramikeinsatz zu isolieren. Es gibt auch den Vorschlag, die Kokille auf der Innenwand mit einem anderen Material als Kupfer zu beschichten.
  • Alle diese Verfahren waren aber nur bedingt erfolgreich bzw. haben keine reproduzierbaren Ergebnisse erbracht.
  • Aus der WO 2013/013788 A1 ist ein gattungsgemäßes Verfahren bekannt, bei dem die beim Abkühlen von flüssigem Metall einer Gießanlage entstehende Wärme zur Energierückgewinnung und somit zu einer Erhöhung des Wirkungsgrads der Gießanlage genutzt wird. Eine Verbesserung der Qualität von Gussblocken durch eine entsprechende Parameterwahl bei der Eintritts- und Austrittstemperatur von Kühlmedium sowie einer bestimmten Temperaturdifferenz zwischen dem Eintritt und dem Austritt sind der genannten Schrift nicht entnehmbar.
  • Weiterhin sind der US 3,783,937 , der DE 197 98 098 A1 und der JP H06 277804 A1 gattungsgemäße Verfahren, insbesondere unter Verwendung von Kühlwasser als Kühlmedium bekannt, bei denen es ebenfalls nicht offenbart ist, durch eine geeignete Parameterwahl des Kühlmediums eine Verbesserung der Qualität von Gussblöcken zu erzielen.
  • In keiner der dem heutigen Stand der Technik entsprechenden Maßnahmen wurde versucht, über eine Erhöhung der Kühlmitteltemperatur die Wärmeabfuhr zu beeinflussen, da dies bei Verwendung von Wasser als Kühlflüssigkeit nur bedingt möglich ist.
  • Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Anlage bereitzustellen, bei dem die Kokilleninnenwandtemperatur erhöht und dadurch die Wärmeabfuhr gesenkt wird unter Verwendung von Flüssigkeiten, welche mit höheren Betriebstemperaturen als Wasser bei Atmosphärendruck zum Einsatz kommen.
  • Eine Möglichkeit, auf die das erfindungsgemäße Verfahren abzielt, ist es beispielsweise den Kühlwasserkreislauf der Kokille als Druckkreislauf auszuführen. Dadurch kann die Wassertemperatur auf bis zu 180 °C gesteigert werden, was einem Wasserdruck von ca. 11 - 14 bar entspricht. Dieser Lösungsansatz erfordert eine anlagentechnische Beherrschung des Druckkreislaufes, wobei auch sicherheitstechnische Aspekte mit berücksichtigt werden müssen.
  • Eine andere, im Vergleich zu einem Druckwasserkreislauf einfachere Lösung ist es, die Kokille mit Flüssigmetall oder Salzschmelzen zu kühlen, welche in einem dem üblichen Wasserkreislauf vergleichbaren Druckbereich betrieben werden können. Die einzige Modifikation betrifft hier die Dichtringe der bestehenden Kokillen, welche für eine Verwendung bei höheren Temperaturen geeignet sein müssen.
  • Für diesen Zweck geeigneten Salzschmelzen werden in der Literatur auch als ionische Flüssigkeiten bezeichnet. Ionische Flüssigkeiten zeichnen sich dadurch aus, dass sie in einem Temperaturbereich zwischen Raumtemperatur und 600 °C, vorzugsweise zwischen Raumtemperatur und 300 °C, flüssig sind, ohne dass dafür eine Druckerhöhung notwendig ist. Im Prinzip können alle an sich bekannten ionischen Flüssigkeiten verwendet werden. Arten und Herstellungsverfahren von ionischen Flüssigkeiten sind der WO 2005/021484 ,
  • WO 2008/052860 , WO 2008/052863 und WO 2013/113461 zu entnehmen. An dieser Stelle wird angemerkt, dass die Kühlung der Kokille wie bei der dem Stand der Technik entsprechenden Wasserkühlung indirekt ausgeführt ist, das heißt, das Kühlmedium kommt nicht in direkten Kontakt mit dem flüssigen zu vergießenden Metall.
  • Eine Anwendung von Flüssigmetallen und Salzschmelzen für die direkte Kühlung unterhalb der Kokille eines Strangs als Alternative zu einer Sekundärkühlung mit Sprühwasser beim Stranggießen wird in der WO 2004/076096 beschrieben.
  • Um die Bedingungen für die Primärerstarrung während des Prozesses konstant zu halten, ist es erforderlich, eine kontrollierte und definierte Wärmeabfuhr aus der Kokille zu gewährleisten. Zu diesem Zweck wird gleich wie bei der Verwendung von Wasser als Kühlmittel entweder der Durchfluss des verwendeten Kühlmediums geregelt (durchflussgeregelt) oder andererseits eine bestimmte Temperaturdifferenz zwischen Kokillenvorlauf und -rücklauf eingestellt (T-geregelt), wobei hier höhere Temperaturdifferenzen als bei konventioneller Wasserkühlung möglich sind.
  • Die abgeführte Wärme wird über einen Wärmetauscher abgeführt bzw. rückgewonnen, so dass eine konstante Einlauftemperatur des Kühlmittels sichergestellt werden kann.
  • Durch die sehr hohe Differenz zwischen Eintritts- und Austrittstemperatur des Kühlmediums wird eine sehr große Menge an Abwärme frei, welche ganz oder teilweise in die Atmosphäre entweichen würde. Durch die Verwendung eines Wärmetauschers kann diese rückgewonnene Wärme in einen Heizkreislauf eingespeist werden. Desweiteren kann durch ein dem Wärmetauscher nachfolgendes geeignetes Aggregat ebenfalls diese Abwärme zur Dampf- und in weiterer Folge zur Stromerzeugung genutzt werden.
  • Ein weiterer Vorteil bei der Verwendung von Flüssigmetall oder Salzschmelzen ist, dass bei Schäden an der Kokille keine Reaktion des Kühlmittels mit dem zu vergießenden oder umgeschmolzenen flüssigen Metall auftritt.
  • Der wesentliche Effekt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass durch die Verwendung von unter erhöhtem Druck stehendem Wasser bzw. von flüssigen Metallschmelzen oder ionischen Flüssigkeiten ein positiver Effekt auf die Qualität des Stranges bzw. Umschmelzblockes erreicht wird. Durch die höhere Temperatur dieser Kühlmedien wird die Ersterstarrung des Metalls so verzögert, dass diese erst unterhalb des Meniskusbereiches einsetzt.
  • Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um ein Verfahren zur Kühlung flüssigkeitsgekühlter, meist aus Kupfer bestehender Kokillen, zum Stranggießen oder Umschmelzen selbstverzehrender Elektroden aus Stählen bzw. Metallen, bei welchem die Kühlwirkung des verwendeten Kühlmittels im Vergleich zu Wasser dadurch stark reduziert wird, sodass die primäre Erstarrung des flüssigen Metalls verzögert wird und erst unterhalb des Meniskus im Kontakt mit der Kokillenwand erfolgt.
  • Die Temperaturdifferenz zwischen Kühlmitteleintritt und -austritt zur Erzielung des erfindungsgemäßen Zwecks bei Verwendung von flüssiger Metallschmelze oder ionischer Flüssigkeit als Kühlmittel beträgt dabei zwischen 5 °C und maximal 150 °C.
  • Für die Erzielung guter Bedingungen wird vorzugsweise eine Eintrittstemperatur des Kühlmittels bei Verwendung von Wasser als Kühlmittel zwischen 60 °C und 100 °C gewählt und die Austrittstemperatur bei Temperaturdifferenzen zwischen 40 °C und 100 °C auf 100 °C bis 200 °C eingestellt.
  • Um die erfindungsgemäß geforderten Temperaturen des Kühlmittels zu erreichen, kann grundsätzlich unter Druck stehendes Wasser verwendet werden. Dabei ist es erforderlich, den Druck im Kreislauf so einzustellen, dass eine Bildung von Dampfblasen im Kontakt mit der Kokillenwand verhindert wird.
  • Vorteilhaft ist auch die Verwendung von Metallschmelzen, die unter 100 °C flüssig sind.
  • Eine besonders günstige Lösung stellt die Verwendung ionischer Flüssigkeiten mit und ohne Wasseranteil dar, die über Raumtemperatur und bis mindestens 200 °C flüssig sind.
  • Für eine effektive Steuerung und Kontrolle der Erstarrungsvorgänge des flüssigen Metalls in der Kokille ist eine definierte Steuerung der Temperaturdifferenz zwischen Eintritt und Austritt des Kühlmittels im Bereich von mindestens 5 °C und maximal 150 °C erforderlich. Wesentlich ist dabei die Einhaltung der jeweils gewählten bzw. gewünschten Temperaturdifferenz bei einer definierten Kühlmitteleintrittstemperatur, die durch Rückkühlung des Kühlmittels in einem Wärmetauscher eingehalten werden kann.
  • Ein für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneter Kühlkreislauf verfügt über einen Vorratstank als Ausgleichsbehälter für das Kühlmittel und eine Umwälzpumpe, mittels welcher das Kühlmittel durch die Stranggieß- bzw. Umschmelzkokille und einen Wärmetauscher gefördert wird, sowie entsprechende Ventile und Messgeräte zur Überwachung und Steuerung.
  • Der Kühlkreislauf kann sowohl offen ausgeführt sein, sodass der Vorratstank auf Atmosphärendruck liegt oder auch geschlossen mit einem unter Druck stehenden Vorratstank.
  • In der einzigen Figur ist schematisch ein geschlossener Kühlkreislauf für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt mit einer Kokille 1, welche als Gleit- bzw. Standkokille für den Stranggieß- bzw. Umschmelzprozess ausgeführt sein kann.
  • Das Kühlmittel tritt über den Zulauf 2 mit einer Temperatur T1, welche im Bereich zwischen Raumtemperatur und 300 °C liegt, in die Kokille 1 ein. Nach dem Durchströmen der Kokille 1 tritt das Kühlmittel mit einer erhöhten Temperatur T2 wieder aus dem Ablauf 3 der Kokille 1 aus (T2 = T1 +ΔT).
  • Die über einen Wärmetauscher 4 abgegebene Wärmemenge kann in weiterer Folge für eine Rückgewinnung der thermischen Energie genutzt werden. Über einen Sammelbehälter 5 und eine Pumpe 6 wird das Kühlmittel wieder in die Kokille 1 geleitet.

Claims (4)

  1. Verfahren zur Kühlung flüssigkeitsgekühlter, aus unlegiertem oder legiertem Kupfer bestehender Kokillen (1) zur Herstellung von Blöcken oder Strängen aus Metallen, vorzugsweise aus unlegierten oder legierten Stählen und Nickelbasislegierungen, in Anlagen zum Stranggießen oder zum Umschmelzen selbstverzehrender Elektroden unter Schlacke oder durch Lichtbogen unter Vakuum, wobei die Kühlung durch ein Kühlmittel erfolgt,
    dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung der Kokilleninnenwandtemperatur zur Senkung der Wärmeabfuhr bei Verwendung von unter Druck stehendem Wasser als Kühlmittel die Durchflussmenge des Wassers so eingestellt wird, dass die Eintrittstemperatur des Wassers in die Kokille (1) zwischen 60°C und 100°C und die Austrittstemperatur aus der Kokille (1) zwischen 100°C und 200°C bei einer Temperaturdifferenz zwischen 40°C und 100°C gewählt wird, wobei der Druck des Wassers so eingestellt wird, dass eine Bildung von Dampfblasen an der Kokillenwand verhindert wird, dass bei der Verwendung von flüssiger Metallschmelze als Kühlmittel eine unter 100°C flüssige Metallschmelze verwendet wird, wobei die Temperaturdifferenz zwischen dem Eintritt in die Kokille (1) und dem Austritt aus der Kokille (1) zwischen 5°C und 150°C beträgt, und dass bei der Verwendung einer ionischen Flüssigkeit als Kühlmittel eine ionische Flüssigkeit verwendet wird, die über der Raumtemperatur und bis mindestens 200°C flüssig ist, wobei die Temperaturdifferenz zwischen dem Eintritt in die Kokille (1) und dem Austritt aus der Kokille (1) zwischen 5°C und 150°C beträgt, und wobei die Austrittstemperatur des Kühlmittels bei Verwendung von flüssiger Metallschmelze und ionischer Flüssigkeit mehr als 80°C beträgt.
  2. Verfahren nach den Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von Wasser als Kühlmittel das Wasser in einem geschlossenen Druckkreislauf geführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel in einem Wärmetauscher (4) auf die gewünschte Kühlmitteleintrittstemperatur (T1) rückgekühlt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die rückgewonnene Wärme thermisch genützt wird.
EP15710448.0A 2014-03-06 2015-03-03 Verfahren und anlage zur kühlung von flüssigkeitsgekühlten kokillen für metallurgische prozesse Active EP3113895B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA161/2014A AT515566A1 (de) 2014-03-06 2014-03-06 Verfahren zur Kühlung von flüssigkeitsgekühlten Kokillen für metallurgische Prozesse
PCT/EP2015/054369 WO2015132237A1 (de) 2014-03-06 2015-03-03 Verfahren und anlage zur kühlung von flüssigkeitsgekühlten kokillen für metallurgische prozesse

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP3113895A1 EP3113895A1 (de) 2017-01-11
EP3113895B1 true EP3113895B1 (de) 2019-07-03

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ID=52686333

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Application Number Title Priority Date Filing Date
EP15710448.0A Active EP3113895B1 (de) 2014-03-06 2015-03-03 Verfahren und anlage zur kühlung von flüssigkeitsgekühlten kokillen für metallurgische prozesse

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP3113895B1 (de)
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