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DE102008004911A1 - Method for controlling the secondary cooling of continuous casting plants - Google Patents

Method for controlling the secondary cooling of continuous casting plants Download PDF

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DE102008004911A1
DE102008004911A1 DE102008004911A DE102008004911A DE102008004911A1 DE 102008004911 A1 DE102008004911 A1 DE 102008004911A1 DE 102008004911 A DE102008004911 A DE 102008004911A DE 102008004911 A DE102008004911 A DE 102008004911A DE 102008004911 A1 DE102008004911 A1 DE 102008004911A1
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DE
Germany
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water
air
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heat transfer
air pressure
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DE102008004911A
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German (de)
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DE102008004911B4 (en
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Horst Gärtner
Jürgen Friedrich
Axel Weyer
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SMS Group GmbH
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SMS Demag AG
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Abstract

Bekannte Sekundärkühlungen von Gießsträngen mit einer Wasser-Luft-Mischung werden entweder einzeln oder in Gruppen in Abhängigkeit von Prozessparametern, wie beispielsweise Gießgeschwindigkeit, Stahlqualität, Formatbreite, mit dem erforderlichen Wasserdruck und/oder Wasservolumen angesteuert. Der zugehörige Luftanteil wird hierbei als fester Einstellwert (Luftdruck oder Volumenstrom) verwendet. Um eine neuartige Regelung für eine Kühlung mit derartigen Zwei-Stoff-Düsen darzustellen, die eine variable Regelung des Luftanteils (Druck oder Volumen) als wesentliche weitere Komponente aufweist, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass als Regelgröße die Wassermenge (13) und die Luftmenge, letztere bei gegebener Düsenkennlinie als Luftdruck (12), unter Verwendung des aus Prozess-, Material- und Anlagendaten (18, 19) ermittelten Wärmeübergangskoeffizienten (alpha) verwendet werden.Known secondary cooling of casting strands with a water-air mixture are controlled either individually or in groups depending on process parameters, such as casting speed, steel quality, format width, with the required water pressure and / or water volume. The associated air proportion is used here as a fixed setting value (air pressure or volume flow). In order to present a novel control for cooling with such two-substance nozzles, which has a variable control of the air content (pressure or volume) as a significant additional component, the invention proposes that the controlled amount of water (13) and the amount of air, the latter for a given nozzle characteristic as air pressure (12), using the determined from process, material and system data (18, 19) heat transfer coefficient (alpha) can be used.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Sekundärkühlung eines die Kokille mit einer tragfähigen Schale verlassenden Gießstrangs einer Brammen-, Dünnbrammen-, Block-, Knüppel-, oder Vorprofilstranggießanlage, wobei zwischen den Führungsrollen der Strangführung eine Wasser-Luft-Mischung als Spritzwasser mittels Spritzwasserdüsen unter Druck auf die Strangoberfläche aufgebracht wird.The The invention relates to a method for controlling the secondary cooling one leaving the mold with a viable shell Cast strand of a slab, thin slab, block, Billet, or Vorprofilstranggießanlage, wherein between the guide rollers of the strand guide a water-air mixture as spray water by means of splash water nozzles applied under pressure to the strand surface.

Nachdem der Gießstrang die Kokille verlässt, erfolgt die nachfolgende Abkühlung und Erstarrung in der so genannten Sekundärkühlzone, die sich in der Regel zwischen der Rollenführung oder Strangführung befindet. Bekannt sind Sekundärkühlungen als reine Wasserkühlung (1-Stoff-Kühlung) und mit einer Wasser-Luft-Mischung (2-Stoff-Kühlung). Die für die Wasser-Luft-Kühlung erforderlichen Spritzwasserdüsen werden entweder einzeln oder in Gruppen in Abhängigkeit von Prozessparametern, wie beispielsweise Gießgeschwindigkeit, Stahlqualität, Formatbreite, mit dem erforderlichen Wasserdruck und/oder Wasservolumen angesteuert. Der zugehörige Luftanteil wird hierbei als fester Einstellwert (Luftdruck oder Volumenstrom) verwendet.After this the cast strand leaves the mold, the subsequent cooling and solidification in the so-called Secondary cooling zone, which is usually between the roller guide or strand guide is located. Secondary cooling is known as pure water cooling (1-material cooling) and with a water-air mixture (2-material cooling). The necessary for the water-air cooling Spray nozzles are either individually or in groups depending on process parameters, such as Casting speed, steel quality, format width, controlled with the required water pressure and / or volume of water. The associated air content is hereby used as a fixed setting value (Air pressure or volume flow) used.

In der DE 31 27 348 A1 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kühlen einer stranggegossenen Bramme beschrieben, wobei die Kühlung indirekt durch Kühlen mehrerer Führungsrollen mit einem Luft-Flüssigkeit-Sprühstrahl erfolgt. Um die für die Kühlwirkung maßgebende Teilchengröße des aus der Luft/Wasser-Düse austretenden Kühlwassers zu untersuchen, wurden in einer Versuchsreihe der Wasserdruck, das Wasservolumen sowie der Luftdruck unabhängig voneinander variiert, wobei Teilchengrößen kleiner 60 μm erreicht wurden. Bei beschränkter Anlagenlänge kann die Bramme alternativ zunächst einer direkten Kühlung durch einen Luft-Flüssigkeit-Sprühstrahl und danach einer indirekten Kühlung im nachfolgenden Verfahrensschritt unterzogen werden.In the DE 31 27 348 A1 For example, a method and apparatus for cooling a continuously cast slab is described wherein cooling is accomplished indirectly by cooling a plurality of guide rollers with an air-liquid spray. In order to investigate the decisive for the cooling effect particle size of emerging from the air / water nozzle cooling water, the water pressure, the water volume and the air pressure were independently varied in a series of experiments, with particle sizes smaller than 60 microns were achieved. In the case of a limited system length, the slab may alternatively be first subjected to direct cooling by means of an air-liquid spray jet and then to indirect cooling in the subsequent process step.

Aus der DT 25 00 079 ist eine Vorrichtung zum Kühlen von Stranggießprodukten bekannt mit wenigstens einer zwischen den Führungsrollen angeordneten rinnenförmigen Zerstäubungsbühne, in der aus Öffnungen austretende und sich kreuzende und durchdringende Wasser- und Luftstrahlen Wasser zerstäubt und dieses auf die zu kühlende Oberfläche gesprüht wird. Hierbei variieren:

  • – Durchmesser der Öffnungen zwischen 0,5 bis 5 mm,
  • – Verhältnis Wasser- zur Luftmenge zwischen 1 bis 30,
  • – Luftgeschwindigkeit zwischen 75 m/sec bis Schallgeschwindigkeit,
  • – Abstand zur Kühlfläche zwischen 5 mm bis 3 m.
From the DT 25 00 079 a device for cooling continuous casting is known with at least one arranged between the guide rollers trough-shaped Zerstäubungsbühne in the emerging from the openings and intersecting and intersecting water and air jets of water atomized and this is sprayed onto the surface to be cooled. These vary:
  • Diameter of the openings between 0.5 to 5 mm,
  • - ratio of water to air quantity between 1 and 30,
  • - air speed between 75 m / sec to the speed of sound,
  • - Distance to the cooling surface between 5 mm to 3 m.

Ausgehend vom geschilderten Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine neuartige Regelung für eine Kühlung mit 2-Stoff-Düsen darzustellen, die eine variable Regelung des Luftanteils (Druck oder Volumen) als wesentliche weitere Komponente aufweist.outgoing From the described prior art, it is an object of the invention a novel scheme for cooling with 2-fluid nozzles represent a variable regulation of the proportion of air (pressure or volume) as an essential further component.

Die gestellte Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch erreicht, dass das als Regelgröße die Wassermenge und die Luftmenge, letztere bei gegebener Düsenkennlinie als Luftdruck, unter Verwendung des aus Prozess-, Material- und Anlagendaten ermittelten Wärmeübergangskoeffizienten α verwendet werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.The Asked object is with the characterizing features of the claim 1 achieved in that as a controlled variable the Amount of water and the amount of air, the latter for a given nozzle characteristic as air pressure, using the process, material and Plant data determined heat transfer coefficient α used become. Advantageous embodiments of the invention are in the subclaims specified.

Die Wirkung der Wasserbeaufschlagung bei der Sekundärkühlung kann über den Wärmeübergangskoeffizienten α in W/(m2K) definiert werden. Der Wärmeübergangskoeffizient α ist ein Proportionalitätsfaktor, der die Intensität des Wärmeübergangs an einer Grenzfläche bestimmt. Er stellt eine spezifische Kennzahl einer Konfiguration von Materialien zu einer Umgebung in Form eines Fluids dar. Der Wärmeübergangskoeffizient α hängt u. a. von dem eingestellten Luftdruck an der Düse ab, da mit Zunahme des Pressluftdrucks der Gesamtimpuls des Kühlmediums erhöht und dadurch die isolierende Dampfschicht reduziert wird, die sich beim Abkühlvorgang auf der Strangoberfläche bildet. Hierdurch wird der Wärmeübergangskoeffizient α bzw. die entzogene Wärmemenge oder die erzielte Wirkung der Kühlung gesteigert.The effect of the secondary cooling water application can be defined by the heat transfer coefficient α in W / (m 2 K). The heat transfer coefficient α is a proportionality factor that determines the intensity of heat transfer at an interface. It represents a specific characteristic of a configuration of materials to a fluid environment. The heat transfer coefficient α depends, inter alia, on the set air pressure at the nozzle, since with increase of the compressed air pressure increases the total pulse of the cooling medium and thereby the insulating vapor layer is reduced, which forms on the strand surface during the cooling process. As a result, the heat transfer coefficient α or the amount of heat extracted or the effect of the cooling is increased.

Zur erfindungsgemäßen Verwendung des Wärmeübergangskoeffizienten α als Regelkenngröße wird die Regelung der Wassermenge und des Luftdrucks so durchgeführt, dass ein vorab ermittelter Wärmeübergangskoeffizient α als konstanter Wert beibehalten wird und eine Änderung der Regeleinstellung zur beispielsweisen Kostenoptimierung bei möglichst gleichem Wärmeübergangskoeffizienten α durchgeführt wird.to use of the heat transfer coefficient α according to the invention The control parameter is the regulation of the water quantity and the air pressure performed so that a previously determined Heat transfer coefficient α as a constant Value is maintained and a change in the rule setting for example, cost optimization with as much as possible Heat transfer coefficient α performed becomes.

Zur Erhöhung der Wirksamkeit oder bei einer schnellen prozessbedingten Änderung der Kühlung wird die Regelung der Wassermenge und des Luftdrucks dann so durchgeführt, dass schnellstmöglich ein vom ursprünglich eingestellten Wärmeübergangskoeffizienten α abweichend höherer oder niedrigerer Wärmeübergangskoeffizient α erreicht wird.To increase the efficiency or in a rapid process-related change in the cooling is the control of the amount of water and the air pressure then carried out so that as soon as possible from the originally set heat transfer coefficient α deviating higher or lower heat transfer coefficient α is achieved.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird zur Einstellung bzw. Regelung einzelner Spritzwasserdüsen oder von in Gruppen einzelner Bereiche und/oder Teilbereiche einer gemeinsamen Strangführung zusammengefassten Spritzwasserdüsen durchgeführt, wobei mit Vorteil zur Regelung bei gegebener Wassermenge die Luftmenge bzw. der Luftdruck verändert wird. Der die Wassermenge bestimmende Wasserregelwert und der den Luftdruck bestimmende Luftregelwert wird in einem Prozessrechner aus den Prozessparametern und Anlagenparametern berechnet, wobei neben dem Wärmeübergangskoeffizient α zur Berechnung der Regelwerte beispielsweise folgende Kriterien berücksichtigt werden:

  • – Gießgeschwindigkeit
  • – Stahlqualitäten
  • – Formatabmessungen
  • – Durchflusswerte
  • – Düsenkennlinie
  • – Ventilkennlinien
  • – Druckwerte
  • – Temperaturen
  • – Oberflächenzieltemperaturen
  • – Erstarrungszielwerte
  • – Minimaler Energieaufwand
  • – Ausnutzung des max. Regelbereiches
  • – eine bestimmte oder max. Kühlleistung
The method according to the invention is carried out for adjusting or regulating individual spray water nozzles or spray water nozzles combined in groups of individual regions and / or subregions of a common strand guide, the air quantity or the air pressure being advantageously changed for regulation for a given amount of water. The water control value determining the water quantity and the air control value determining the air pressure are calculated in a process computer from the process parameters and system parameters, whereby, in addition to the heat transfer coefficient α, the following criteria are taken into account for calculating the control values, for example:
  • - Casting speed
  • - Steel qualities
  • - Format dimensions
  • - Flow values
  • - nozzle characteristic
  • - Valve characteristics
  • - Pressure values
  • - temperatures
  • - Surface target temperatures
  • - solidification target values
  • - Minimal energy consumption
  • - utilization of the max. control range
  • - a certain or max. cooling capacity

Durch das Verfahren der Erfindung wird eine erweiterte Regelbarkeit des Wärmeübergangskoeffizienten bei gegebenen festen weiteren Prozessparametern erzielt mit einer Minimierung/Optimierung der Wasser- und/oder Luftverbrauchswerte und einer erweiterten Einstellbarkeit der gewünschten Strangoberflächentemperatur in Form einer gezielten Abkühlung des Gießstrangs. Zusammenfassend sind mit dem Verfahren der Erfindung folgende Vorteile erreichbar:

  • – Verbesserung der erzeugten Oberflächenqualität der Bramme durch eine gezielte bzw. genauere Steuerung der Strangerstarrung in der Strangführung,
  • – gezielte Einstellung der Strangoberflächentemperatur (Temperaturprofil) in Gießrichtung,
  • – gezielte Einstellung der Strangoberflächentemperatur (Temperaturprofil) quer zur Gießrichtung (bzw. über die Gießproduktbreite),
  • – gezielte Regelung der Strangerstarrung (Wärmeabfuhr über die Sekundärkühlung) zur Verbesserung der Oberflächen und Innenqualität des Gießproduktes,
  • – Regelung/Einstellung eines bestimmten prozessabhängigen Wasser-/Luftverhältnisses (Druck oder Volumen/Menge),
  • – Einstellung einer Kühlleistung über Kennlinien für Wasserdruck/-menge und Luftdruck/-menge,
  • – Einstellung einer Kühlleistung durch geeignetes Verhältnis zwischen Wasserdruck/-menge und Luftdruck/-menge, so dass das Spritzbild optimal ist,
  • – Einstellung einer Kühlleistung durch geeignetes Verhältnis zwischen Wasserdruck/-menge und Luftdruck/-menge, so dass der Impuls optimal ist,
  • – Regelung einer Kühlleistung durch geeignetes Verhältnis zwischen Wasserdruck/-menge und Luftdruck/-menge in Richtung größter Wirksamkeit,
  • – Einstellung einer maximalen Kühlleistung unter Berücksichtigung der gegebenen bereitgestellten Energie durch vorliegende Wasserdrücke/Wasservolumen und/oder vorliegende Luftdrücke/Luftvolumen zur Maximierung der Produktion,
  • – Einstellung einer optimalen Kühlleistung unter Berücksichtigung der gegebenen bereitgestellten Medien (vorliegende Wasserdrücke/Wasservolumen und/oder vorliegende Luftdrücke/Luftvolumen) zur Minimierung des Medienverbrauches bei der Erzeugung von Luft- und Wasserdrücken bzw. deren Volumen.
By the method of the invention, an extended controllability of the heat transfer coefficient at given fixed further process parameters is achieved with a minimization / optimization of water and / or air consumption values and an extended adjustability of the desired strand surface temperature in the form of a targeted cooling of the casting strand. In summary, the following advantages can be achieved with the method of the invention:
  • - Improvement of the surface quality of the slab produced by a targeted or more precise control of Strangerstarrung in the strand guide,
  • - targeted adjustment of the strand surface temperature (temperature profile) in the casting direction,
  • - targeted adjustment of the strand surface temperature (temperature profile) transversely to the casting direction (or over the cast product width),
  • - targeted control of strand solidification (heat removal via secondary cooling) to improve the surface and internal quality of the cast product,
  • - regulation / adjustment of a specific process-dependent water / air ratio (pressure or volume / quantity),
  • - Setting a cooling capacity over characteristic curves for water pressure / quantity and air pressure / quantity,
  • Setting a cooling capacity by a suitable ratio between water pressure / quantity and air pressure / quantity, so that the spray pattern is optimal,
  • Setting a cooling capacity by a suitable ratio between water pressure / quantity and air pressure / quantity, so that the momentum is optimal,
  • - Regulation of a cooling capacity by a suitable ratio between water pressure / quantity and air pressure / quantity in the direction of greatest effectiveness,
  • Setting a maximum cooling capacity taking into account the given energy provided by present water pressures / volumes and / or present air pressures / volumes to maximize production,
  • - Setting an optimal cooling capacity taking into account the given media provided (present water pressures / water volume and / or present air pressures / air volume) to minimize the media consumption in the generation of air and water pressures or their volume.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend an in schematischen Zeichnungsfiguren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.Further Advantages and details of the invention are given below in schematic drawings illustrated embodiments explained in more detail.

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Regelkonzepts, 1 a schematic diagram of the control concept according to the invention,

2 ein Regelschema mit einbezogenem Wärmeübergangskoeffizienten α. 2 a control scheme with integrated heat transfer coefficient α.

In der 1 ist als Prinzipskizze das Regelkonzept der Erfindung dargestellt. In der Figur links wird ein Teil eines senkrecht angeordneten Gießstrangs 3 durch seitlich mit Abstand voneinander angeordnete Führungsrollen 5 abgestützt. Zwischen den Führungsrollen 5 befindet sich jeweils eine Spritzwasserdüse 1, die zur Kühlung auf die Gießstrangoberfläche kegelförmig Spritzwasser 2 aufdüst. Im rechten Teil der 1 ist das Regelkonzept für eine beispielhafte Spritzwasserdüse 1' eingezeichnet. Ermittelte oder feststehende Prozessparameter 18 und Anlagenparameter 19, beispielsweise die Oberflächentemperatur, die Produktqualität und das Wasser-/Luftverhältnis, werden in einen Prozessrechner 4 eingespeist und von diesem unter Berücksichtigung von zu erreichenden Zielen, beispielsweise einer maximalen Kühlwirkung bei minimalem Energieaufwand, und nach Be rechnung des erforderlichen Wärmeübergangskoeffizienten α zu dem benötigten Wasserregelwert 16 bzw. Luftregelwert 17 umgerechnet. Mit diesen Werten wird dann aus der vorhandenen Wasserzuführung 6 bzw. Luftzuführung 7 die der Spritzwasserdüse 1' jeweils zugeführte Wassermenge bzw. Luftmenge angesteuert, geregelt durch das Wasserregelventil 10 und das Luftregelventil 11.In the 1 is shown as a schematic diagram of the control concept of the invention. In the figure on the left becomes a part of a vertically arranged cast strand 3 by laterally spaced guide rollers 5 supported. Between the guide rollers 5 there is one spray nozzle each 1 , which spray water for cooling on the Gießstrangoberfläche cone-shaped 2 aufdüst. In the right part of the 1 is the control concept for an exemplary spray nozzle 1' located. Determined or established process parameters 18 and plant parameters 19 For example, the surface temperature, product quality, and water / air ratio become a process computer 4 fed and of this, taking into account achievable goals, such as a maximum cooling effect with minimal energy consumption, and after Be calculation of the required heat transfer coefficient α to the required water control value 16 or air control value 17 converted. With these values, then from the existing water supply 6 or air supply 7 the spray water nozzle 1' respectively supplied amount of water or air quantity controlled by the water control valve 10 and the air control valve 11 ,

Kontrolliert wird diese Regelung durch jeweils einen vor dem Wasserregelventil 10 bzw. Luftregelventil 11 angeordneten Wasservolumenstrom-Mengenmesser 14 bzw. Luftvolumenstrom-Mengenmesser 15, sowie durch jeweils einen nach dem Wasserregelventil 10 bzw. Luftregelventil 11 angeordneten Wasserdruckmesser 8 bzw. Luftdruckmesser 9.This control is controlled by one in front of the water control valve 10 or air control valve 11 arranged water volume flow rate meter 14 or air volume flow rate meter 15 , as well as one after the water control valve 10 or air control valve 11 arranged water pressure gauge 8th or air pressure gauge 9 ,

In der 2 ist das auf den Wärmeübergangskoeffizienten α beruhende erfindungsgemäße Regelschema als Diagramm dargestellt. Im Diagramm sind der Luftdruck 12 in bar über die Wassermenge 13 in l/min aufgetragen und die auf einer definierten Düsenkennlinie beruhende und die für drei unterschiedliche Betriebszustände geltenden Wärmeübergangskoeffizienten-Kurven α1, α2 und α3 eingezeichnet. Jeder mögliche als Regel-Arbeitspunkt 20 bezeichnete Punkt auf einer der Wärmeübergangskoeffizienten-Kurven entspricht dabei einem ganz bestimmten Regelverhältnis von Wassermenge 13 und Luftdruck 12. Die sich aus dieser Darstellung ergebenden Regelmöglichkeiten sind wie folgt, wobei gilt α1 < α2 < α3:In the 2 the control diagram according to the invention based on the heat transfer coefficient α is shown as a diagram. In the diagram are the air pressure 12 in cash over the amount of water 13 plotted in l / min and plotted on a defined nozzle characteristic curve and applicable for three different operating conditions heat transfer coefficient curves α1, α2 and α3. Any possible as a rule working point 20 designated point on one of the heat transfer coefficient curves corresponds to a very specific control ratio of water quantity 13 and air pressure 12 , The control possibilities resulting from this representation are as follows, where α1 <α2 <α3:

Der Regel-Arbeitspunkt 20 wird entsprechend der Verschieberichtung 21 entlang der Wärmeübergangskoeffizienten-Kurve α1 verschoben. Dies entspricht einer Regelung mit konstantem Wärmeübergangskoeffizienten α, wie sie beispielsweise zur Kostenoptimierung durchgeführt wird. Bei einem erforderlichen schnellen Wechsel der Kühleinstellung wird der Regel-Arbeitspunkt 20 in Verschieberichtung 22 bis zu einer anderen Wärmeübergangskoeffizienten-Kurve verschoben, auf der dann weiter in Verschieberichtung 21, mit nun geänderten, aber konstant bleibenden Wärmeübergangskoeffizient α, die Wassermenge 13 und der Luftdruck 12 geregelt werden.The rule operating point 20 will be according to the direction of movement 21 shifted along the heat transfer coefficient curve α1. This corresponds to a control with a constant heat transfer coefficient α, as it is carried out for cost optimization, for example. With a required quick change of the cooling setting becomes the control operating point 20 in the direction of displacement 22 shifted to another heat transfer coefficient curve, then on in the direction of displacement 21 , with now changed, but constant heat transfer coefficient α, the amount of water 13 and the air pressure 12 be managed.

Die Lösung der gestellten Aufgabe, eine variable Regelung anzugeben, die als wesentliche weitere Komponente den der Spritzwasserdüse zugeführten Luftanteil aufweist, wird durch die Darstellung der 2 somit deutlich herausgestellt.The solution of the stated task to provide a variable control, which has as the essential additional component of the spray water nozzle supplied air content, is represented by the representation of 2 thus clearly stated.

Nachfolgend ist ein Zahlenbeispiel einer Grundeinstellung von Spritzwasserdüsen für eine Zweistoffkühlung (Wasser/Luft) für Stranggießanlagen angegeben: Allgemeine Grenz-/Eckwerte für eine 2-Stoff-Düse Wasserdruckstellbereich: 0,5...12 bar Luftmenge an der Düse: 1...20 Nm3/h Wassermenge: 0,05...40 l/min Luftdruck: 0,5...6 bar Wärmeübergangskoeffizient (HTC): 0,5...1000 W/(m2K) Einspeisesystem mit ausreichend vorhandenem Volumen bzw. Menge typische Netzwerte Wasserdruck: 14 bar Luftdruck: 4 bar Grundeinstellung (auf eine spezifische Düse bezogen) Sollwerte Wassermenge: 8 l/min Luftdruck: 2 bar (an der Düse) Ergebnis (Istwert) Wasserdruck: 3,5 bar Luftmenge: 6 Nm3/h Wärmeübergangskoeffizient: 150 W/(m2K) (ermittelt) The following is a numerical example of a basic setting of spray nozzles for dual-fluid cooling (water / air) for continuous casters: General limit values for a 2-fluid nozzle Water pressure adjustment range: 0.5 ... 12 bar Air quantity at the nozzle: 1 ... 20 Nm 3 / h Amount of water: 0.05 ... 40 l / min Barometer: 0.5 ... 6 bar Heat Transfer Coefficient (HTC): 0.5 ... 1000 W / (m 2 K) Infeed system with sufficient volume or quantity typical network values Water pressure: 14 bar Barometer: 4 bar Basic setting (related to a specific nozzle) setpoints Amount of water: 8 l / min Barometer: 2 bar (at the nozzle) Result (actual value) Water pressure: 3.5 bar Air flow: 6 Nm 3 / h Heat transfer coefficient: 150 W / (m 2 K) (determined)

Variante Einstellung (auf eine spezifische Düse bezogen), Wassermenge ist gegenüber der Grundeinstellung reduziert (Energieoptimierung durch weniger Wassereinsatz). Regelungsansatz (der Wärmeübergangskoeffizient mit 150 W/(m2K) soll erhalten bleiben: Sollwerte Wassermenge: 6 l/min Luftdruck: 3 bar (an der Düse) Ergebnis (Istwert) Wasserdruck: 3 bar Luftmenge: 10 Nm3/h Variant setting (related to a specific nozzle), water quantity is reduced compared to the basic setting (energy optimization through less water use). Control approach (the heat transfer coefficient with 150 W / (m 2 K) should be maintained: setpoints Amount of water: 6 l / min Barometer: 3 bar (at the nozzle) Result (actual value) Water pressure: 3 bar Air flow: 10 Nm 3 / h

11
SpritzwasserdüseSpritzwasserdüse
22
Spritzwassersplash
33
Gießstrangcast strand
44
Prozessrechnerprocess computer
55
Führungsrolleleadership
66
Wasserzuführungwater supply
77
Luftzuführungair supply
88th
WasserdruckmesserWater pressure gauge
99
LuftdruckmesserLuftdruckmesser
1010
WasserregelventilWater control valve
1111
LuftregelventilAir control valve
1212
Luftdruckair pressure
1313
Wassermengeamount of water
1414
Wasservolumenstrom-MengenmesserWater flow-meter
1515
Luftvolumenstrom-MengenmesserAir volume flow meter
1616
WasserregelwertWater control value
1717
LuftregelwertAir control value
1818
Prozessparameterprocess parameters
1919
Anlagenparametersystem parameters
2020
Regel-ArbeitspunktRule operating
2121
Verschieberichtung des Arbeitspunktes bei gleich bleibendem αdisplacement direction of the operating point at constant α
2222
Verschieberichtung des Arbeitspunktes bei unterschiedlichem α Wärmeübergangskoeffizientdisplacement direction the operating point at different α heat transfer coefficient

  • – Düsenkennlinie- nozzle characteristic
  • – Ventilkennlinien- Valve characteristics
  • – Druckwerte- Pressure values
  • – Temperaturen- temperatures
  • – Oberflächenzieltemperaturen- Surface target temperatures
  • – Erstarrungszielwerte- solidification target values
  • – Minimaler Energieaufwand- Minimal energy consumption
  • – Ausnutzung des max. Regelbereiches- utilization of the max. control range
  • – eine bestimmte oder max. Kühlleistung- a certain or max. cooling capacity

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 3127348 A1 [0003] - DE 3127348 A1 [0003]
  • - DT 2500079 [0004] - DT 2500079 [0004]

Claims (7)

Verfahren zur Regelung der Sekundärkühlung eines die Kokille mit einer tragfähigen Schale verlassenden Gießstrangs (3) einer Brammen-, Dünnbrammen-, Block-, Knüppel-, oder Vorprofilstranggießanlage, wobei zwischen den Führungsrollen (5) der Strangführung eine Wasser-Luft-Mischung als Spritzwasser (2) mittels Spritzwasserdüsen (1) unter Druck auf die Strangoberfläche aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Regelgröße die Wassermenge (13) und die Luftmenge, letztere bei gegebener Düsenkennlinie als Luftdruck (12), unter Verwendung des aus Prozess-, Material- und Anlagendaten (18, 19) ermittelten Wärmeübergangskoeffizienten (α) verwendet werden.Method for controlling the secondary cooling of a cast strand leaving the mold with a load-bearing shell ( 3 ) a slab, thin slab, block, billet or Vorprofilstranggießanlage, wherein between the guide rollers ( 5 ) the strand guide a water-air mixture as a spray ( 2 ) by means of spray nozzles ( 1 ) is applied under pressure to the strand surface, characterized in that as a controlled variable the amount of water ( 13 ) and the amount of air, the latter for a given nozzle characteristic as air pressure ( 12 ), using the process, material and plant data ( 18 . 19 ) heat transfer coefficients (α) are used. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung der Wassermenge (13) und des Luftdrucks (12) unter Beibehaltung eines Wärmeübergangskoeffizienten (α) durchgeführt wird.Method according to claim 1, characterized in that the regulation of the amount of water ( 13 ) and the air pressure ( 12 ) while maintaining a heat transfer coefficient (α). Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung der Wassermenge (13) und des Luftdrucks (12) so durchgeführt wird, dass schnellstmöglich ein abweichend höherer oder niedrigerer Wärmeübergangskoeffizient (α) erreicht wird.Method according to claim 2, characterized in that the regulation of the amount of water ( 13 ) and the air pressure ( 12 ) is performed so that as soon as possible, a different higher or lower heat transfer coefficient (α) is achieved. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzwasserdüsen (1) einzeln und/oder in Gruppen einzelner Bereiche und/oder Teilbereiche einer gemeinsamen Strangführung getrennt geregelt werden.A method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the spray water nozzles ( 1 ) are regulated separately and / or in groups of individual areas and / or subareas of a common strand management separately. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regelung bei gegebener Wassermenge (13) die Luftmenge bzw. der Luftdruck (12) verändert wird.A method according to claim 4, characterized in that for regulation at a given amount of water ( 13 ) the amount of air or the air pressure ( 12 ) is changed. Verfahren nach einem oder mehrere der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der die Wassermenge (13) bestimmende Wasserregelwert (16) und der den Luftdruck (12) bestimmende Luftregelwert (17) in einem Prozessrechner (4) aus den Prozessparametern (18) und Anlagenparametern (19) berechnet wird.Method according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the amount of water ( 13 ) determining water control value ( 16 ) and the air pressure ( 12 ) determining air control value ( 17 ) in a process computer ( 4 ) from the process parameters ( 18 ) and system parameters ( 19 ) is calculated. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem Wärmeübergangskoeffizienten (α) zur Berechnung der Regelwerte (16, 17) beispielsweise folgende Kriterien berücksichtigt werden: – Gießgeschwindigkeit – Stahlqualitäten – Formatabmessungen – DurchflusswerteA method according to claim 6, characterized in that in addition to the heat transfer coefficient (α) for calculating the control values ( 16 . 17 ), for example, the following criteria are considered: casting speed steel grades format dimensions flow rates
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