EP3616807B1 - Kokillenbreitseite einer stranggiesskokille mit variabler messstellendichte zur verbesserten längsrisserkennung - Google Patents

Kokillenbreitseite einer stranggiesskokille mit variabler messstellendichte zur verbesserten längsrisserkennung Download PDF

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EP3616807B1
EP3616807B1 EP19192066.9A EP19192066A EP3616807B1 EP 3616807 B1 EP3616807 B1 EP 3616807B1 EP 19192066 A EP19192066 A EP 19192066A EP 3616807 B1 EP3616807 B1 EP 3616807B1
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temperature measuring
continuous casting
measuring elements
casting mould
mould according
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Matthias Arzberger
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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
    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
    • B22D11/18—Controlling or regulating processes or operations for pouring
    • 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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    • B22D11/16—Controlling or regulating processes or operations
    • B22D11/20—Controlling or regulating processes or operations for removing cast stock
    • B22D11/201—Controlling or regulating processes or operations for removing cast stock responsive to molten metal level or slag level
    • B22D11/202—Controlling or regulating processes or operations for removing cast stock responsive to molten metal level or slag level by measuring temperature

Definitions

  • the invention relates to a continuous casting mold, comprising two side walls arranged adjacent to one another, which are each formed by at least one copper plate, with a number of temperature measuring elements being installed in the copper plates for monitoring the formation of longitudinal cracks in the cast strand, which are spaced apart from one another in the horizontal direction a horizontally extending central area of the copper plates, the temperature measuring elements are arranged at a first horizontal distance and wherein in the side areas of the copper plates adjoining the central area and extending in the horizontal direction, the temperature measuring elements are arranged at a second horizontal distance.
  • a continuous casting mold of the generic type is for example in the KR 2016 0037527 A described; shows a similar solution EP 3 222 370 A1 and the US 9 709 515 B2 .
  • a uniformly arranged hole pattern is worked into the copper plates of the mold, with a large number of temperature measuring elements being arranged evenly distributed over the surface of the copper plate in order to be able to observe the temperature profile during the casting process. This means that cracks in the cast strand can already be detected during its production.
  • Similar solutions reveal the WO 2009/149680 A1 , the CN 101985166 B , the JP 2008073748 A and the WO 2004/082869 A1 .
  • the invention is based on the object of developing a generic continuous casting mold in such a way that it is possible to identify production defects in an improved manner at an early stage. In doing so, however, the effort should not have to be driven excessively high, in particular with regard to the supply of temperature measuring elements.
  • the solution to this object by the invention is characterized in that the temperature measuring elements are arranged at a first horizontal distance in a central area of the copper plates extending in the horizontal direction and that in the side areas of the copper plates that adjoin the central area and extend in the horizontal direction the temperature measuring elements are a second horizontal distance are arranged, wherein the first horizontal distance is smaller than the second horizontal distance and that in a central section of the central area, the temperature measuring elements are arranged closer in the horizontal direction than in the end sections of the central area.
  • the central area preferably extends over a horizontal extent of at least 200 mm, particularly preferably over at least 300 mm.
  • the first horizontal distance is preferably less than 100 mm, particularly preferably less than 80 mm. Meanwhile, the second horizontal distance is preferably greater than 100 mm, particularly preferably greater than 120 mm.
  • At least four temperature measuring elements are preferably arranged one above the other in the vertical direction.
  • fewer temperature measuring elements are preferably arranged one above the other in the vertical direction in the side areas than in the central area.
  • two temperature measuring elements can be arranged one above the other in the vertical direction in the side areas.
  • the temperature measuring elements are preferably part of a fiber optic cable.
  • the temperature measuring elements can be arranged in the area of fixing bolts for the copper plate.
  • the proposal according to the invention is therefore based on providing the broad side of the mold, in particular of a slab or thin slab continuous casting mold, with a variable measuring point density in order to enable improved longitudinal crack detection.
  • a targeted increase in the measuring point density in the horizontal direction in the copper plate is provided in special areas, namely in the central area of the copper plate, which surprisingly has shown that longitudinal cracks can be identified much more easily and reliably.
  • thermocouples or optical fibers can be integrated into the copper plates of the mold, so that the temperature can be recorded in individual vertical measuring levels.
  • FIG. 1 and 2 is a continuous casting mold 1 ( Figure 2 ) or a copper plate 4, 5 of the same ( Figure 1 ) shown. Side walls 2 and 3 of the mold 1 are each formed by a copper plate 4 and 5, respectively. The cast strand 6 is formed between the two copper plates 4, 5. Fixing bolts 8 are provided for fastening the copper plates 4, 5; the fixing bolts 8 are at a distance P in the copper plate.
  • the copper plates 4, 5 are each supported by a support frame 13 for the broad side of the mold. Each copper plate 4, 5 has a total width Wcu and a height H.
  • Temperature measuring elements 7 are built into the copper plates 4, 5, as best seen Figure 3 can be seen. Here three temperature measuring elements 7 are shown, which are arranged adjacent to one another in the horizontal direction Ho.
  • FIG. 3 it can also be seen how the cast strand is formed.
  • a strand shell 9 is shown, which rests against the copper plate 4, 5; Liquid steel 10 is located inside the cast strand.
  • the current temperature TC 1 , TC 2 , TC 3 is recorded at the respective temperature measuring points 12.
  • a crack 11 in the strand shell which is to be detected by monitoring the temperatures of the temperature measuring elements.
  • a longitudinal crack 11 in the cast strand can or must be assumed if the temperature measured by the temperature measuring element 7 is lower than in the two adjacent areas in several (e.g. four) measuring points arranged vertically one above the other in the central area M.
  • the temperature measuring elements 7 are arranged at a first horizontal distance d h1 , while in the areas adjoining the central area M and in Horizontal direction Ho extending side areas S of the copper plates 4, 5, the temperature measuring elements 7 are arranged at a second horizontal distance d h2 ; the first horizontal distance d h1 is smaller than the second horizontal distance d h2 .
  • further temperature measuring elements can also be arranged in the spaces between two temperature measuring elements.
  • the temperature measuring elements 7 are arranged even closer to one another in a central section of the central region M than in the edge regions of the central region; The temperature measuring elements 7 in the side areas S.

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

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Stranggießkokille, umfassend zwei benachbart zueinander angeordnete Seitenwände, die durch jeweils mindestens eine Kupferplatte gebildet werden, wobei in den Kupferplatten zur Überwachung der Bildung von Längsrissen im Gießstrang eine Anzahl an Temperaturmesselementen eingebaut sind, die in Horizontalrichtung voneinander beabstandet sind, wobei in einem sich in Horizontalrichtung erstreckenden Mittenbereich der Kupferplatten die Temperaturmesselemente in einem ersten horizontalen Abstand angeordnet sind und wobei in den sich an den Mittenbereich anschließenden und sich in Horizontalrichtung erstreckenden Seitenbereichen der Kupferplatten die Temperaturmesselemente in einem zweiten horizontalen Abstand angeordnet sind.
  • Eine Stranggießkokille der gattungsgemäßen Art ist beispielsweise in der KR 2016 0037527 A beschrieben; eine ähnliche Lösung zeigt die EP 3 222 370 A1 und die US 9 709 515 B2 . In den Kupferplatten der Kokille ist ein gleichmäßig angeordnetes Lochmuster eingearbeitet, wobei eine Vielzahl von Temperaturmesselementen gleichmäßig verteilt über die Fläche der Kupferplatte angeordnet ist, um den Temperaturverlauf während des Gießvorgangs beobachten zu können. Damit können Risse im Gießstrang bereits während der Produktion desselben erkannt werden. Ähnliche Lösungen offenbaren die WO 2009/149680 A1 , die CN 101985166 B , die JP 2008073748 A und die WO 2004/082869 A1 .
  • Bei den vorbekannten Lösungen ergibt sich nachteilig häufig folgender Umstand: In einem gewissen Durchmesserbereich um das Temperaturmesselement herum kann eine hinreichend genaue Temperaturüberwachung stattfinden. Allerdings kommt es teilweise zu keiner hinreichenden Überlappung, sodass ein blinder Bereich entsteht, der nicht ausreichend überwacht werden kann. So ergibt sich beispielsweise ein Erfassungsbereich für Längsrisse, der die Temperatur innerhalb eines Abstands von 50 mm um das Temperaturmesselement messen kann. Sind die Temperaturmesselemente 200 mm voneinander beanstandet (was im Stand der Technik typischerweise vorgesehen ist), ergibt sich zwischen zwei Messelementen ein blinder Bereich von 100 mm.
  • Somit ergibt sich nachteilig, dass bei vorbekannten Lösungen häufig Längsrisse messtechnisch nicht hinreichend erfasst werden können.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Stranggießkokille so fortzubilden, dass es möglich wird, Produktionsdefekte in einem frühen Stadium verbessert erkennen zu können. Dabei soll allerdings der Aufwand nicht übermäßig hoch getrieben werden müssen, insbesondere was die Versorgung mit Temperaturmesselementen anbelangt.
  • Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in einem sich in Horizontalrichtung erstreckenden Mittenbereich der Kupferplatten die Temperaturmesselemente in einem ersten horizontalen Abstand angeordnet sind und dass in den sich an den Mittenbereich anschließenden und sich in Horizontalrichtung erstreckenden Seitenbereichen der Kupferplatten die Temperaturmesselemente in einem zweiten horizontalen Abstand angeordnet sind, wobei der erste horizontale Abstand kleiner ist als der zweite horizontale Abstand und dass in einem zentralen Abschnitt des Mittenbereichs die Temperaturmesselemente in Horizontalrichtung enger angeordnet sind als in den Endabschnitten des Mittenbereichs.
  • Dabei erstreckt sich der Mittenbereich vorzugsweise über eine horizontale Erstreckung von mindestens 200 mm, besonders bevorzugt über mindestens 300 mm.
  • Der erste horizontale Abstand ist vorzugsweise kleiner als 100 mm ist, besonders bevorzugt kleiner als 80 mm. Indes ist der zweite horizontale Abstand vorzugsweise größer als 100 mm, besonders bevorzugt größer als 120 mm.
  • Im Mittenbereich sind bevorzugt mindestens vier Temperaturmesselemente in vertikale Richtung übereinander angeordnet.
  • In den Seitenbereichen sind hingegen in vertikale Richtung übereinander bevorzugt weniger Temperaturmesselemente angeordnet als im Mittenbereich. Insbesondere können in den Seitenbereichen in vertikale Richtung übereinander zwei Temperaturmesselemente angeordnet sein.
  • Die Temperaturmesselemente sind bevorzugt Bestandteil eines Glasfaserkabels.
  • Die Temperaturmesselemente können im Bereich von Fixierungsbolzen für die Kupferplatte angeordnet sein.
  • Der erfindungsgemäße Vorschlag stellt also darauf ab, die Kokillen-Breitseite insbesondere einer Brammen- oder Dünnbrammen-Stranggießkokille mit einer variablen Messstellendichte zu versehen, um eine verbesserte Längsrisserkennung zu ermöglichen.
  • Dabei ist eine gezielte Erhöhung der Messstellendichte in horizontale Richtung in der Kupferplatte in speziellen Bereichen vorgesehen, namentlich im Mittenbereich der Kupferplatte, wodurch sich überraschenderweise ergeben hat, dass Längsrisse hierdurch sehr viel einfacher und zuverlässiger erkannt werden können.
  • Für die Realisierung der Temperaturmesselemente können Thermoelemente oder Lichtwellenleiter in die Kupferplatten der Kokille integriert werden, wodurch die Temperaturerfassung in einzelnen vertikalen Messebenen erfolgen kann.
  • Mit der gezielten Erhöhung der Messstellendichte in speziellen Bereichen der Kupferplatten kann eine verbesserte Früherkennung von Produktdefekten erfolgen.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine Kupferplatte einer Stranggießkokille in der Seitenansicht,
    Fig. 2
    die Draufsicht auf eine Stranggießkokille und
    Fig. 3
    einen Ausschnitt aus einer Kupferplatte mit Temperaturmesselementen und einem gegossenen Gießstrang in einem Mittenbereich der Kupferplatte.
  • In den Figuren 1 und 2 ist eine Stranggießkokille 1 (Figur 2) bzw. eine Kupferplatte 4, 5 derselben (Figur 1) dargestellt. Seitenwände 2 und 3 der Kokille 1 werden jeweils durch eine Kupferplatte 4 bzw. 5 gebildet. Der Gießstrang 6 wird zwischen den beiden Kupferplatten 4, 5 ausgebildet. Für die Befestigung der Kupferplatten 4, 5 sind Fixierungsbolzen 8 vorgesehen; die Fixierungsbolzen 8 befinden sich in einem Abstand P in der Kupferplatte. Die Kupferplatten 4, 5 werden jeweils durch einen Stützrahmen 13 für die Kokillen-Breitseite gestützt. Jede Kupferplatte 4, 5 hat eine Gesamtbreite Wcu und eine Höhe H.
  • In die Kupferplatten 4, 5 sind Temperaturmesselemente 7 eingebaut, wie es am besten aus Figur 3 ersichtlich ist. Hier sind drei Temperaturmesselemente 7 dargestellt, die in horizontale Richtung Ho benachbart zueinander angeordnet sind.
  • Aus Figur 3 ist auch ersichtlich, wie der Gießstrang gebildet wird. Dargestellt ist eine Strangschale 9, die an der Kupferplatte 4, 5 anliegt; im Inneren des Gießstrangs befindet sich Flüssigstahl 10. Die jeweils aktuelle Temperatur TC1, TC2, TC3 wird an jeweiligen Temperaturmessstellen 12 aufgenommen.
  • Dargestellt ist auch ein Riss 11 in der Strangschale, den es durch Überwachung der Temperaturen der Temperaturmesselemente zu erfassen gilt.
  • Ein Längsriss 11 im Gießstrang kann bzw. muss angenommen werden, wenn im Mittenbereich M in mehreren (z. B. vier) vertikal übereinander angeordneten Messstellen die vom Temperaturmesselement 7 gemessene Temperatur kleiner ist als in den beiden benachbarten Bereichen.
  • Hierzu wird auf Figur 3 Bezug genommen, wo die Temperaturen TC1, TC2 und TC3 von drei in horizontale Richtung benachbarten Temperaturmesselementen 7 angegeben ist.
  • Liegt die Temperatur TC2, die in mehreren vertikal übereinander angeordneten Messstellen ermittelt wird, unterhalb den korrespondierenden Temperaturen TC1 und TC3, muss am Ort der TC2-Messstelle von einem Längsriss im Gießstrang ausgegangen werden.
  • Um Längsrisse verbessert erkennen zu können, ist vorgesehen, dass in einem sich in Horizontalrichtung Ho erstreckenden Mittenbereich M der Kupferplatten 4, 5 die Temperaturmesselemente 7 in einem ersten horizontalen Abstand dh1 angeordnet sind, während in den sich an den Mittenbereich M anschließenden und sich in Horizontalrichtung Ho erstreckenden Seitenbereichen S der Kupferplatten 4, 5 die Temperaturmesselemente 7 in einem zweiten horizontalen Abstand dh2 angeordnet sind; der erste horizontale Abstand dh1 ist dabei kleiner als der zweite horizontale Abstand dh2.
  • Dabei ist beim Ausführungsbeispiel weiter vorgesehen, dass im Mittenbereich M in Vertikalrichtung V vier Reihen Temperaturmesselemente 7 übereinander angeordnet sind, während in den Seitenbereichen S nur zwei Reihen Temperaturmesselemente 7 vertikal übereinander angeordnet sind.
  • Bei Bedarf können auch in den Zwischenräumen zwischen zwei Temperaturmesselementen weitere Temperaturmesselemente angeordnet sein.
  • Im Ausführungsbeispiel ist weiterhin zu erkennen, dass in einem zentralen Abschnitt des Mittenbereichs M die Temperaturmesselemente 7 noch enger beieinander angeordnet sind als in den Randbereichen des Mittenbereichs; noch weiter beanstandet sind dann die Temperaturmesselemente 7 in den Seitenbereichen S.
  • Auf diese Weise kann die Überwachung der Rissbildung verbessert erfolgen.
    • Bezugszeichenliste:
    • 1
    Stranggießkokille
    2
    Seitenwand
    3
    Seitenwand
    4
    Kupferplatte
    5
    Kupferplatte
    6
    Gießstrang
    7
    Temperaturmesselement
    8
    Fixierungsbolzen
    9
    Strangschale
    10
    Flüssigstahl
    11
    Riss in der Strangschale
    12
    Temperaturmessstelle
    13
    Stützrahmen für die Kokillen-Breitseite
    Ho
    Horizontalrichtung
    V
    Vertikalrichtung
    M
    Mittenbereich der Kupferplatte
    S
    Seitenbereich der Kupferplatte
    dh
    horizontaler Abstand der Temperaturmesselemente
    dh1
    erster horizontaler Abstand
    dh2
    zweiter horizontaler Abstand
    P
    Abstand der Fixierungsbolzen der Kupferplatte
    Wcu
    Gesamtbreite der Kupferplatte
    H
    Höhe der Stranggießkokille

Claims (9)

  1. Stranggießkokille (1), umfassend zwei benachbart zueinander angeordnete Seitenwände (2, 3), die durch jeweils mindestens eine Kupferplatte (4, 5) gebildet werden, wobei in den Kupferplatten (4, 5) zur Überwachung der Bildung von Längsrissen im Gießstrang (6) eine Anzahl an Temperaturmesselementen (7) eingebaut sind, die in Horizontalrichtung (Ho) voneinander beabstandet sind, wobei in einem sich in Horizontalrichtung (Ho) erstreckenden Mittenbereich (M) der Kupferplatten (4, 5) die Temperaturmesselemente (7) in einem ersten horizontalen Abstand (dh1) angeordnet sind und wobei in den sich an den Mittenbereich (M) anschließenden und sich in Horizontalrichtung (Ho) erstreckenden Seitenbereichen (S) der Kupferplatten (4, 5) die Temperaturmesselemente (7) in einem zweiten horizontalen Abstand (dh2) angeordnet sind,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der erste horizontale Abstand (dh1) kleiner ist als der zweite horizontale Abstand (dh2) und dass in einem zentralen Abschnitt des Mittenbereichs (M) die Temperaturmesselemente (7) in Horizontalrichtung (Ho) enger angeordnet sind als in den Endabschnitten des Mittenbereichs (M).
  2. Stranggießkokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Mittenbereich (M) über eine horizontale Erstreckung von mindestens 200 mm erstreckt.
  3. Stranggießkokille nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste horizontale Abstand (dh1) kleiner als 80 mm ist.
  4. Stranggießkokille nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite horizontale Abstand (dh2) größer als 120 mm ist.
  5. Stranggießkokille nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Mittenbereich (M) mindestens vier Temperaturmesselemente (7) in vertikale Richtung (V) übereinander angeordnet sind.
  6. Stranggießkokille nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in den Seitenbereichen (S) in vertikale Richtung (V) übereinander weniger Temperaturmesselemente (7) angeordnet sind als im Mittenbereich (M).
  7. Stranggießkokille nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in den Seitenbereichen (S) in vertikale Richtung (V) übereinander zwei Temperaturmesselemente (7) angeordnet sind.
  8. Stranggießkokille nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturmesselemente (7) Bestandteil eines Glasfaserkabels sind.
  9. Stranggießkokille nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturmesselemente (7) im Bereich von Fixierungsbolzen (8) für die Kupferplatte (4, 5) angeordnet sind.
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