WO1999018246A1 - Verfahren zur materialflussbestimmung und -steuerung von stranggegossenen brammen - Google Patents

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Uwe Quittmann
Wolfgang Sauer
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    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
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    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
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    • B21B1/466—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling metal immediately subsequent to continuous casting in a non-continuous process, i.e. the cast being cut before rolling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D11/00—Process control or regulation for heat treatments

Definitions

  • the invention relates to a method for material flow determination and control of continuously cast slabs, in particular steel slabs by means of temperature tracking and optimization on their transport route between the continuous casting plant and the rolling mill.
  • the solidified slab leaving the caster goes through different transport and process routes, each of which leads to different slab temperature profiles. Depending on whether the slab is transported with or without thermal insulation on a roller table, whether one or more slabs are stored in the stack, whether it is an open one
  • the convective mixing of the amount of heat contained in the slab and the time-dependent heat emission of the inhomogeneously cooling slab to the respective surrounding medium is calculated using a mathematical-physical model and the result of the calculation, possibly together with the measured surface temperature of the slab, is used to control the material flow in an existing slab tracking system
  • a preferred embodiment of the method according to the invention provides that the two-dimensional finite element method is used to calculate the mathematical-physical model. Finite-element calculation methods allow the simulation of a wide variety of processes; it serves to support constructive developments, processing, sales and, in the present case, also the future system operator. The method is often used in design to identify and minimize possible risks through structural mechanical analyzes.
  • Simulations based on finite element calculations are often requested by plant operators in the project phase and are included in the contract for the supply of the plant as a fixed part of the contract.
  • the two-dimensional finite element method, the finite difference method or a software with formulas derived from off-line studies are used to calculate the mathematical-physical model.
  • a universal commercial finite element package can be used in offline studies. This is probably too big and slow online. Therefore, a method (this can also be a finite element method or the finite difference method) should be used, ie programmed, which is specially adapted to the slab geometry (rectangular) and is therefore fast enough.
  • the online procedure can be checked with the offline finite element package.
  • the temperature-dependent material value density p, the specific heat c P ⁇ , the thermal conductivity ⁇ and scale properties are preferably used as physical parameters of the slab.
  • the invention advantageously enables by means of the mathematical-physical model, preferably with a finite element simulation or finite element simulation.
  • the mean slab temperatures can be estimated later by measuring the surface temperature.
  • the result of the method according to the invention can be used to make statements as to how many hours a specified mean slab temperature is maintained in the finishing line; statements can be made about the entire temperature spectrum in the slab tracking system. It has been shown that the method according to the invention and the one described
  • the method is very flexible to use and is suitable for solving the problem according to the invention, for enabling the economical and safe material flow between the continuous casting plant and the rolling mill.
  • the invention can replace the previous control of the slabs based on experience and empirical values.
  • the systems no longer need to be oversized for safety reasons; because with the method according to the invention it is now possible to determine and master the actual conditions in the material flow between the continuous casting plant and the rolling mill.
  • the simulation can be broken down as follows:
  • the solidification of the slab in the strand is simulated in the holding pit in order to generate a realistic input temperature profile for the slabs.
  • the material density, specific heat and thermal conductivity are temperature-dependent.
  • a convective heat exchange also takes place in the liquid phase, but this was not modeled.
  • the thermal conductivity was increased by a factor of 100 compared to the solid phase.
  • An important boundary condition is the different water cooling in the areas of the primary and secondary cooling zones.
  • the temperature range of possible surface temperatures is divided into sections of different heat transfer types (stable film evaporation, unstable area, burn-out point, etc.) because different approaches for the heat transfer value apply to these areas.
  • the transition value also depends on the material value of the surface of the cooling body, which in the present case applies in particular to heavily scaled surfaces where the material values of scale are to be used.
  • the simulation of the slab stack begins with the introduction of the first slab into the holding pit. After that, the next slab is stacked on the previous one every 60 seconds their own weight the curvature of the top hot slab
  • the corresponding elements of this slab are activated and the finite element simulation is already carried out for this slab in the holding pit.
  • the second slab follows and the elements of the slab two are activated. This procedure proceeds analogously until the storage of the last cold slab Now the simulation of the entire slab stack in the holding pit begins.
  • the essential boundary conditions here are also the heat transfer coefficients between the slab surfaces and the surrounding area. With the exception of the lower contact surface, the surface of the
  • the air convection is calculated with special functions, because the heat transfer values of different strengths result for the horizontal and vertical surfaces. At high temperatures, these are still small compared to the heat transfer values of the radiation, but at low temperatures they become dominant. Furthermore, the ambient temperature is calculated by the Wide hall area or the walls of the holding pit on These can be seen from a representative stack but only in a certain solid angle section, in the other solid angle sections there are neighboring stacks that have a similar temperature
  • the bottom horizontal surface of the stack is in contact with the hall floor.You could include the hall floor yourself in the Fmite element calculation.You can also simply model the hall floor as a semi-infinite body, which constantly remains at its initial temperature, at which one then time-dependent heat transfer value exists
  • the temperature profile can now be determined over the cross section of the slab or the stack of slabs Reintegration into the material flow between the caster and the rolling mill for a steel slab should have an average slab temperature between 500 and 600 ° C.
  • the first slab still has the temperature profile corresponding to the exit from the caster.
  • the end of the stacking process it can be seen that there is a more homogeneous temperature distribution in the stack if the floor is properly insulated.
  • the top slab in the stack loses a relatively large amount of heat in the first hour when the cold slab is laid on, and the bottom slab in the stack cools down considerably over a very short period of time until the floor has an insulating effect.
  • the method according to the invention enables economical and safe control of the individual slabs between the continuous casting plant and the rolling mill.
  • Control measurements on the surface of the slab taking into account the values obtained by the calculation model, make it easy to deduce the amount of heat and the temperature profile of the slab, provided the corresponding boundary conditions are included. In this way, it can be determined at any location between the continuous casting plant and the rolling mill, and in particular in storage locations, which amount of heat can be allocated to the respective slab and which
  • the invention provides the technician involved in the implementation with a means of optimally designing the system so that it is economical to manufacture and operate.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Materialflußbestimmung und -steuerung von stranggegossenen Brammen, insbesondere Stahlbrammen mittels Temperaturverfolgung und -optimierung auf ihrem Transportweg zwischen Stranggießanlage und Walzwerk. Dabei werden zur Ermittlung der Wärmemenge und des Temperaturprofils der Bramme, ausgehend von der bekannten Temperatur der flüssigen Phase am Kokillenaustritt der Stranggießanlage und in Kenntnis der physikalischen Parameter der Bramme, die konvektive Durchmischung der in der Bramme enthaltenen Wärmemenge und die zeitabhängige Wärmeagabe der inhomogen abkühlenden Bramme an das jeweilige umgebende Medium mittels eines mathematisch-physikalischen Modells berechnet und das Ergebnis der Berechnung wird ggf. zusammen mit der gemessenen Oberflächentemperatur der Bramme zur Steuerung des Materialflusses in einem vorhandenen Brammenverfolgungssystem verwendet.

Description

Verfahren zur Materialflußbestimmung und -Steuerung von stranggegossenen
Brammen
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Materialflußbestimmung und -Steuerung von stranggegossenen Brammen, insbesondere Stahlbrammen mittels Temperaturverfolgung und -Optimierung auf ihrem Transportweg zwischen Stranggießanlage und Walzwerk.
Für den Betreiber einer Stranggießanlage mit angebundenem Walzwerk sowie bei der
Projektierung von Brammen-Stranggießadjustageπ als Bindeglied zwischen der Stranggießanlage und dem Walzwerk wird es immer wichtiger, den vorhandenen Wärmeinhalt der gerade gegossenen oder zwischengelagerten Bramme zu kennen, um die Bramme wirtschaftlich optimal in einen Materialfluß zu bringen, der dem in ihr noch vorhandenen Wärmeinhalt entspricht. Da eine gerade gegossene Bramme ein inhomogenes Temperaturprofil hat, das über einen längeren Zeitraum zu einem homogeneren Temperaturprofil hinstrebt, kann man nicht anhand von messbaren Oberflächentemperaturen auf die mittlere Brammentemperatur schließen. Man hat deshalb auch keine Möglichkeit, das Brammentemperaturprofil nach einer bestimmten Zeit zu kennen, z.B. um die Bramme über eine Nachwärmeinrichtung auf eine optimale homogene Walztemperatur zu bringen. Schließlich durchläuft die den Caster verlassende erstarrte Bramme unterschiedliche Transport- und Verfahrenswege, die jeweils zu unterschiedlichen Brammentemperaturprofilen führen. Je nachdem ob die Bramme mit oder ohne Wärmeisolierung auf einem Rollgang transportiert wird, ob eine oder mehrere Brammen im Stapel gelagert sind, ob es sich um ein offenes
Brammenlager handelt oder ob die Brammen in einem offenen oder geschlossenen holding pit gelagert werden, ergeben sich Unterschiede im Temperaturprofil. Auch ergeben sich unterschiedliche Temperaturprofile bei in einem Wassertauchbecken beschleunigt gegenüber in einer Wassersprühanlage verzögert abgekühlten Brammen. Es leuchtet deshalb ein, das es anzustreben ist, den Abkühlungsverlauf der verschiedenen Brammen zu finden und zu kennen, um die Erkenntnis gezielt für die Mateπalverfolgung und Materialflußsteuerung einzusetzen, die bisher überwiegend auf Erfahrungswerten und Versuchsergebnissen aufgebaut waren
Ausgehend von den geschilderten Problemen ist es die Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, ein Verfahren zur Materialflußbestimmung und -Steuerung von stranggegossenen Brammen, insbesondere Stahlbrammen zu finden, das es ermöglicht, die Wärmemenge und das Temperaturprofi I einer stranggegossenen Bramme auf ihrem Weg zwischen Stranggießanlage und Walzwerk zu ermitteln und gezielt einzusetzen, um die gefundenen Werte in einem vorhandenen
Brammenverfolgungssystem zu verwenden, um einen energiemaßig optimalen, d h wirtschaftlichen und sicheren Materialfluß zu erhalten
Zur Losung der Aufgabe wird erfindungsgemaß vorgeschlagen, dass zur Ermittlung der Wärmemenge und des Temperaturprofiis der Bramme, ausgehend von der bekannten Temperatur der flussigen Phase am Kokillenaustπtt der Stranggießanlage und in Kenntnis der physikalischen Parameter der Bramme, die konvektive Durchmischung der in der Bramme enthaltenen Wärmemenge und die zeitabhängige Wärmeabgabe der inhomogen abkühlenden Bramme an das jeweilige umgebende Medium mittels eines mathematisch-physikalischen Modells berechnet werden und das Ergebnis der Berechnung, ggf zusammen mit der gemessenen Oberflachentemperatur der Bramme, zur Steuerung des Materialflusses in einem vorhandenen Brammenverfolgungssystem verwendet wird
Mit dem Vorschlag der Erfindung ist es möglich, eine Bramme gesteuert über die unterschiedlichen Mateπalflusse wie warm Charge rolling, hot Charge rolling, cold Charge rolling oder hot direct rolling von der Stranggießanlage ins Walzwerk zu leiten Es ist möglich, den Abkuhlungsverlauf verschiedener Brammen im Stapel ebenso zu finden, wie den Verlauf der Abkühlung an der Oberflache verschiedener Brammen zu ermitteln, um mit Kontrollmessungen auf die Temperatur im Inneren der Bramme zu schließen Mit den rechnerisch ermittelten Werten sowie zusätzlichen Produktionsdaten der Anlage lassen sich z B die Große des holdmg pits bestimmen, sowie im Betrieb Warmeinsatze bei unterschiedlichen mittleren Temperaturen vorherbestimmen ln einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass zur Berechnung des mathematisch-physikalischen Modells die zweidimensionale Finite-Elemente Methode verwendet wird. Finite-Elemente Berechnungsmethoden erlauben die Simulation verschiedenster Vorgänge, sie dient der Unterstützung konstruktiver Entwicklungen, der Abwicklung, des Vertriebs und im vorliegenden Fall auch des zukünftigen Anlagenbetreibers. In der Konstruktion wird die Methode häufig eingesetzt, um mögliche Risiken durch strukturmechanische Analysen erkennbar zu machen und zu minimieren. Man kann mit ihr Verformungsund Spannungsanalysen, Temperaturberechnungen, thermo-mechanische Simulationenen und auch Bestimmungen von Eigenfrequenzen und Eigenformen mit dem Ziel der Strukturoptimierung durchführen. Häufig werden Simulationen, basierend auf Finite-Elemente-Berechnungen von Anlagenbetreibern schon in der Projektphase gefordert und gehen als fester Vertragsbestandteil in den Liefervertrag der Anlage ein.
Berechnungen mittels der Finite-Elemente Methode werden auch bei der Entwicklung mathematisch-physikalischer Modelle durchgeführt, welche on-line in sehr kurzer Zeit genaue Ergebnisse liefern müssen, es handelt sich überwiegend um Parameterstudien, aus deren Resultaten anschließend analytische Formeln abgeleitet werden.
Für die vorliegende Erfindung werden zur Berechnung des mathematischphysikalischen Modells die zweidimensionale Finite-Elemente Methode, die Finite- Differenz-Methode oder eine Software mit aus off-line Studien abgeleiteten Formeln verwendet.
Zur Realisierbarkeit des Verfahrens kann in offline-Studien ein universelles kommerzielles Finite-Elemente-Paket eingesetzt werden. Dieses ist wahrscheinlich on-line zu groß und zu langsam. Deshalb soll ein Verfahren (es kann dies auch ein Finite-Elemente-Verfahren oder die Finite-Differenzmethode sein) eingesetzt werden, d.h. programmiert werden, welches speziell an die Brammengeometrie (rechteckig) angepaßt und damit schnell genug ist. Das online Verfahren wird kann mit dem offline Finite-Elemente-Paket überprüft werden. Vorzugsweise werden als physikalische Parameter der Bramme die temperaturabhängigen Materialwertedichte p, die spezifische Wärme cPι die Wärmeleitfähigkeit λ und Zundereigenschaften verwendet werden.
Bei einer Optimierung des Verfahrens wird erfindungsgemäß das Ergebnis der
Berechnung und die gemessene Oberflächentemperatur der Bramme mit einer Automatisierung des Materialflusses in dem Brammenverfolgungssystem verknüpft.
Die Erfindung ermöglicht in vorteilhafter Weise mittels des mathematisch- physikalischen Modells, bevorzugt mit einer Finite-Elemente-Simulation oder Finite-
Differenzmethode den Temperaturverlauf von Brammen und Brammenstapeln verschiedener Abmessungen unter bestimmten Abkühlbedingungen zu ermitteln. Durch Auswertung der Verläufe der mittleren Brammentemperatur sowie ausgewählter Oberflächentemperaturen über der Zeit lassen sich später durch die Messung der Oberflächentemperatur die mittleren Brammentemperaturen gut abschätzen. So kann man mit dem Ergebnis des erfindungsgemäßen Verfahrens beispielsweise Aussagen treffen, wieviel Stunden eine festgelegte mittlere Brammentemperatur in der Adjustage erhalten bleibt; es lassen sich Aussagen über das gesamte Temperaturspektrum in dem Brammenverfolgungssystem machen. Es hat sich gezeigt, dass das erfindungsgemäße Verfahren und die beschriebene
Methode sehr flexibel in der Handhabung ist und geeignet ist, die erfindungsgemäße Aufgabe zu lösen, den wirtschaftlichen und sicheren Materialfluß zwischen der Stranggießanlage und dem Walzwerk zu ermöglichen. Die Erfindung kann die bisherige, auf Erfahrungen und Erfahrungswerten basierende Steuerung der Brammen ersetzen. Die Anlagen brauchen nicht länger aus Sicherheitsgründen überdimensioniert zu sein; denn mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist man nunmehr in der Lage, die tatsächlichen Verhältnisse beim Materialfluß zwischen Stranggießanlage und Walzwerk zu ermitteln und zu beherrschen.
Die Erfindung lässt sich am einfachsten anhand eines praktischen Beispiels erläutern.
Es wird in dem Beispiel davon ausgegangen, dass mehrere Stranggießbrammen im Stapel in einem offenen holding pit gelagert werden. Der mittlere Abkühlungsverlauf der verschiedenen Brammen im Stapel soll ebenso ermittelt werden, wie der Verlauf der Abkühlung an der Oberflächen verschiedener Brammen im Stapel. Das Ziel einer Anwendung könnte es sein, die Größe eines Holding Pits zu bestimmen oder im laufenden Produktionsbetrieb Warmeinsätze von Brammen bei unterschiedlichen mittleren Temperaturen vorherzubestimmen.
Ausgehend von einem beschriebenen Modell werden beispielsweise dreizehn Brammen mit jeweils 420 Elementen diskretisiert. Es reicht aus, eine Brammenhälfte bei entsprechender Vergabe von Symmetrie-Randbedingungen zu modellieren und z.B. das Finite-Elemente-Netz so zu generieren, dass später die mittlere Temperatur und die zeitabhängige Steuerung des Stapelvorganges leicht erfasst werden können.
Die Simulation lässt sich wie folgt gliedern:
1. Temperaturverfolgung des Brammenquerschnitts beim Durchlauf durch den Caster, was dem Start-Temperaturprofil für jede einzelne Bramme zu Beginn des Stapels entspricht.
2. Simulation des Stapels der einzelnen Brammen 3. Simulation der Abkühlung des Brammenstapels.
im ersten Teilschritt wird zur Erzeugung eines realitätsnahen Eingangs- Temperaturprofils der Brammen in dem Holding Pit die Erstarrung der Bramme im Strang simuliert. Die Materialdichte, spezifische Wärme und Wärmeleitfähigkeit sind temperaturabhängig.
In der flüssigen Phase findet zwar auch ein konvektiver Wärmeaustausch statt, dieser wurde jedoch nicht modelliert. Um dennoch die Temperaturhomogenisierung aufgrund der konvektiven Durchmischung zu simulieren, wurde stattdessen die Wärmeleitfähigkeit gegenüber der festen Phase um den Faktor 100 erhöht. Eine wesentliche Randbedingungen ist die unterschiedliche Wasserkühlungen in den Bereichen der Primär- und der Sekundärkühlzone. Nach einem Wärmeübergangsmodell wird der Temperaturbereich möglicher Oberflächentemperaturen in Abschnitte verschiedener Wärmeübergangstypen (stabile Filmverdampfung, instabiler Bereich, burn-out-Punkt usw.) unterteilt, weil für diese Bereiche unterschiedliche Ansätze für den Wärmeübergangswert gelten. In manchen dieser Bereiche ist der Übergangswert auch vom Materialwert der Oberfläche des kühlenden Körpers abhängig, das trifft im vorliegenden Fall insbesondere für stark verzunderte Oberflächen zu, bei denen die Werkstoffwerte von Zunder einzusetzen sind. Die Simulation des Brammeπstapels beginnt mit dem Einbringen der ersten Bramme in den holding pit Danach wird alle 60 Sekunden jeweils die nächste Bramme auf die vorherige gestapelt Beendet wird der Stapelvorgang mit dem Auflegen einer kalten Bramme auf die bis dahin zwölf gestapelten Brammen Die kalte Bramme verringert durch ihr Eigengewicht die Krümmung der obersten heißen Bramme
Nach dem Einlagern der ersten Bramme werden die entsprechenden Elemente dieser Bramme aktiviert und es erfolgt für diese Bramme bereits die Finite-Elemente Simulation im holding pit Es folgt die zweite Bramme und die Elemente der Bramme zwei werden aktiviert Diese Prozedur lauft analog ab bis zur Einlagerung der letzten kalten Bramme Jetzt beginnt die Simulation des gesamten Brammenstapels im holding pit Wesentliche Randbedingungen sind auch hier die Warmeubergangskoeffizienten zwischen den Brammenoberflachen und der Umgebung Mit Ausnahme der unteren Auflageflache wird für alle Flachen des
Brammenstapels Wärmeübergang durch Luftkonvektion plus Strahlung angenommen
Die Luftkonvektion wird mit speziellen Funktionen berechnet, denn für die horizontalen und vertikalen Flachen ergeben sich verschieden starke Warmeubergangswerte Bei hohen Temperaturen sind diese noch klein gegenüber den Warmeubergangswerten der Strahlung, doch bei niedrigen Temperaturen werden sie dominant Des weiteren geht in die Berechnung die Umgebungstemperatur durch die weite Hallenumgebung bzw die Wände des holding pits ein Diese sind von einem repräsentativen Stapel aus aber nur in einem bestimmten Raumwinkelausschnitt zu sehen, in den anderen Raumwinkelausschnitten befinden sich Nachbarstapel, die eine ähnliche Temperatur haben
Die untere horizontale Flache des Stapels hat Kontakt mit dem Hallenboden Man konnte den Hallenboden selbst mit in die Fmite-Elemente-Berechnung einbeziehen, man kann vereinfacht auch den Hallenboden als halb-unendlichen Korper modellieren, der standig auf seiner Anfangstemperatur verharrt, an welchem dann ein zeitabhängiger Warmeubergangswert besteht
Bei gegebenen Brammenabmessungen lasst sich nun der Temperaturverlauf über den Querschnitt der Bramme bzw des Brammenstapels ermitteln Für die Wiedereingliederung in den Materialfluß zwischen Caster und Walzwerk sollte bei einer Stahlbramme die mittlere Brammentemperatur zwischen 500 und 600°C liegen. Die erste Bramme weist beim Start der Abkühlung noch das Temperaturprofil entsprechend dem Austritt aus dem Caster auf. Am Ende des Stapelvorganges erkennt man, dass sich eine homogenere Temperaturverteilung im Stapel ergibt, wenn der Boden entsprechend gut isoliert ist. Die oberste Bramme des Stapels verliert durch das Auflegen der kalten Bramme in der ersten Stunde relativ viel Wärme, die unterste Bramme im Stapel kühlt während einer sehr kurzen Anfangszeit stark ab, bis der Boden isolierend wirkt.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht durch die Verknüpfung eines physikalisch-mathematischen Modells mit der Automatisierung eines herkömmlichen Brammenmaterialflusses eine wirtschaftliche und sichere Steuerung der einzelnen Brammen zwischen Stranggießanlage und Walzwerk. Durch Kontrollmessungen an der Oberfläche der Brammen unter Einbeziehung der durch das Rechenmodell erhaltenen Werte lässt sich in einfacher Weise auf die Wärmemenge und das Temperaturprofil der Bramme schließen, sofern die entsprechenden Randbedingungen einbezogen sind. Auf diese Weise lässt sich an jedem Ort zwischen Stranggießanlage und Walzwerk und insbesondere in Lagerplätzen ermitteln, welche Wärmemenge der jeweiligen Bramme zuzuordnen ist und welche
Energie zu- oder abgeführt werden muss, um zu den für den weiteren Prozess optimalen Temperaturprofilen zu gelangen. Die Erfindung gibt dem mit der Ausführung befassten Techniker ein Mittel an die Hand, die Anlage so optimal auszulegen, dass sie in Herstellung und Betrieb wirtschaftlich ist.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Materialflußbestimmung und -Steuerung von stranggegossenen Brammen, insbesondere Stahlbrammen mittels Temperaturverfolgung und - Optimierung auf ihrem Transportweg zwischen Stranggießanlage und
Walzwerk, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der Wärmemenge und des Temperaturprofils der Bramme, ausgehend von der bekannten Temperatur der flüssigen Phase am Kokillenaustritt der Stranggießanlage und in Kenntnis der physikalischen
Parameter der Bramme, die konvektive Durchmischung der in der Bramme enthaltenen Wärmemenge und die zeitabhängige Wärmeabgabe der inhomogen abkühlenden Bramme an das jeweilige umgebende Medium mittels eines mathematisch-physikalischen Modells berechnet werden und das Ergebnis der Berechnung, ggf. zusammen mit der gemessenen
Oberflächentemperatur der Bramme, zur Steuerung des Materialflusses in einem vorhandenen Brammenverfolgungssystem verwendet wird.
2. Verfahren zur Materialflußbestimmung und -Steuerung von stranggegossenen Brammen nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß zur Berechnung des mathematisch-physikalischen Modells die zweidimensionale Finite-Elemente Methode, die Finite-Differenz-Methode oder eine Software mit aus off-line Studien abgeleiteten Formeln verwendet werden.
3. Verfahren zur Materialflußbestimmung und -Steuerung von stranggegossenen Brammen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als physikalische Parameter der Bramme die temperaturabhängigen Materialwerte wie Dichte p, die spezifische Wärme cp die Wärmeleitfähigkeit λ und Zundereigenschaften verwendet werden.
4. Verfahren zur Materialflußbestimmung und -Steuerung von stranggegossenen Brammen nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ergebnis der Berechnung und die gemessene Oberflächentemperatur der Bramme mit einer Automatisierung des Materialflusses in dem Brammenverfolgungssystem verknüpft werden.
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Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020007003548A KR20010072534A (ko) 1997-10-02 1998-09-22 연속 주조 슬래브의 소재흐름을 결정하고 제어하기 위한방법
CA002305401A CA2305401A1 (en) 1997-10-02 1998-09-22 Method for determining and controlling material flux of continuous cast slabs
BR9812707-1A BR9812707A (pt) 1997-10-02 1998-09-22 Processo para determinação e controle de fluxo de material de lingotes de fundição contìnua
EP98958181A EP1019550A1 (de) 1997-10-02 1998-09-22 Verfahren zur materialflussbestimmung und -steuerung von stranggegossenen brammen
AU14328/99A AU1432899A (en) 1997-10-02 1998-09-22 Method for determining and controlling material flux of continuous cast slabs
JP2000515037A JP2001519474A (ja) 1997-10-02 1998-09-22 連続鋳造されたスラブの材料フローを規定および制御するための方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19744815A DE19744815C1 (de) 1997-10-02 1997-10-02 Verfahren zur Materialflußbestimmung und -steuerung von stranggegossenen Brammen
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DE (1) DE19744815C1 (de)
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100372950C (zh) * 2004-05-28 2008-03-05 上海宝信软件股份有限公司 一种控制带钢温度的方法
CN102393722A (zh) * 2011-11-14 2012-03-28 北京首钢自动化信息技术有限公司 一种用于轧钢厂物料信息化管理的监控方法

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100371097C (zh) * 2005-05-26 2008-02-27 上海宝信软件股份有限公司 多料流跟踪的控制方法
DE102011077322A1 (de) * 2011-06-09 2012-12-13 Sms Siemag Ag Verfahren zur Verarbeitung eines stranggegossenen Materials
CN102416456B (zh) * 2011-12-14 2013-12-04 武汉钢铁(集团)公司 板坯连铸二次冷却控制系统与方法
US9716399B2 (en) * 2014-05-07 2017-07-25 Fairchild Korea Semiconductor Ltd. Vehicle charger
EP3017887B1 (de) * 2014-11-04 2021-05-19 Primetals Technologies Italy S.R.L. Verfahren zur Minimierung der globalen Produktionskosten von langen Metallprodukten

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19603233C1 (de) * 1996-01-30 1997-03-13 Wick Hans Joachim Dr Ing Verfahren zur Bestimmung des Temperaturprofils im Nutzgut bei Prozessen der Metallindustrie

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3901582A1 (de) * 1989-01-20 1990-08-02 Schloemann Siemag Ag Stranggiessanlage
DE19508476A1 (de) * 1995-03-09 1996-09-12 Siemens Ag Leitsystem für eine Anlage der Grundstoff- oder der verarbeitenden Industrie o. ä.
DE19545101C2 (de) * 1995-12-04 2001-10-04 Siemag Transplan Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Abkühlen von Hütten- und Walzwerkserzeugnissen

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19603233C1 (de) * 1996-01-30 1997-03-13 Wick Hans Joachim Dr Ing Verfahren zur Bestimmung des Temperaturprofils im Nutzgut bei Prozessen der Metallindustrie

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PICHLER R ET AL: "AUTOMATISIERUNGSKONZEPT ZUR STEUERUNG VON OFEN FUR WALZSTRASSEN", STAHL UND EISEN, vol. 109, no. 5, 13 March 1989 (1989-03-13), pages 43 - 47, XP000123316 *
SIMSEK B H: "DYNAMIC SIMULATION OF DUAL-LINE CONTINUOUS STRIP PROCESSING OPERATIONS", IRON AND STEEL ENGINEER, vol. 74, no. 6, June 1997 (1997-06-01), pages 45 - 54, XP000658414 *
VOIGT H ET AL: "UNTERSUCHUNGEN ZUM HEISSTRANSPORT VON STRANGGUSS-BRAMMEN", STAHL UND EISEN, vol. 110, no. 6, 14 June 1990 (1990-06-14), pages 97 - 105, 199, XP000140617 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100372950C (zh) * 2004-05-28 2008-03-05 上海宝信软件股份有限公司 一种控制带钢温度的方法
CN102393722A (zh) * 2011-11-14 2012-03-28 北京首钢自动化信息技术有限公司 一种用于轧钢厂物料信息化管理的监控方法

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