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DE102008004911B4 - 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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DE102008004911B4
DE102008004911B4 DE102008004911.5A DE102008004911A DE102008004911B4 DE 102008004911 B4 DE102008004911 B4 DE 102008004911B4 DE 102008004911 A DE102008004911 A DE 102008004911A DE 102008004911 B4 DE102008004911 B4 DE 102008004911B4
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water
air
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transfer coefficient
control
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Horst Gärtner
Jürgen Friedrich
Axel Weyer
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SMS Group GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

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 (3) leaving the mold with a load-bearing shell of a slab, thin slab, block, billet or pre-profile continuous casting plant, wherein a water-air mixture is applied as spray water (2) by means of spray water nozzles (1) under pressure to the strand surface between the guide rollers (5) of the strand guide, characterized in that the water quantity (13) and the air quantity, the latter as air pressure (12 for a given nozzle characteristic curve), are used as the controlled variable using the heat transfer coefficient (α) determined from process, material and plant data (18, 19).

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 invention relates to a method for controlling the secondary cooling of a cast strand leaving the mold with a load-bearing shell of a slab, thin slab, block, billet or pre-profile continuous casting plant, wherein a water-air mixture is applied as spray water to the strand surface under pressure between the guide rollers of the strand guide by means of spray water nozzles.

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 the cast strand leaves the mold, the subsequent cooling and solidification takes place in the so-called secondary cooling zone, which is usually located between the roller guide or strand guide. Secondary cooling is known as pure water cooling (1-substance cooling) and with a water-air mixture (2-substance cooling). The spray water nozzles required for the water-air cooling are controlled either individually or in groups with the required water pressure and/or water volume depending on process parameters such as casting speed, steel quality, format width. The associated air proportion is used as a fixed setting value (air pressure or volume flow).

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 a method and a device for cooling a continuously cast slab are described, whereby the cooling is carried out indirectly by cooling several guide rollers with an air-liquid spray jet. In order to investigate the particle size of the cooling water emerging from the air/water nozzle, which is decisive for the cooling effect, the water pressure, the water volume and the air pressure were varied independently of one another in a series of tests, whereby particle sizes of less than 60 µm were achieved. If the system length is limited, the slab can alternatively be subjected to direct cooling using an air-liquid spray jet and then to indirect cooling in the subsequent process step.

Aus der DE 25 00 079 A1 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 DE 25 00 079 A1 A device for cooling continuously cast products is known with at least one channel-shaped atomization platform arranged between the guide rollers, in which water and air jets emerging from openings and crossing and penetrating each other atomize water and spray it onto the surface to be cooled. The following vary:
  • - Diameter of the openings between 0.5 to 5 mm,
  • - Ratio of water to air volume between 1 to 30,
  • - Air speed between 75 m/sec to the speed of sound,
  • - Distance to the cooling surface between 5 mm and 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.Based on the described prior art, it is the object of the invention to present a novel control system for cooling with 2-fluid nozzles, which has a variable control of the air proportion (pressure or volume) as an essential additional component.

Die gestellte Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch erreicht, dass 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 stated object is achieved with the characterizing features of claim 1 in that the water quantity and the air quantity, the latter as air pressure for a given nozzle characteristic curve, are used as the controlled variable using the heat transfer coefficient α determined from process, material and system data. Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.

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 water application during secondary cooling 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 an environment in the form of a fluid. The heat transfer coefficient α depends, among other things, on the set air pressure at the nozzle, since as the compressed air pressure increases, the total impulse of the cooling medium increases and the insulating vapor layer that forms on the strand surface during the cooling process is reduced. This increases the heat transfer coefficient α or the amount of heat removed or the cooling effect achieved.

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.For the inventive use of the heat transfer coefficient α as a control parameter, the control of the water quantity and the air pressure is carried out in such a way that a previously determined heat transfer coefficient α is maintained as a constant value and a change in the control setting is carried out for, for example, cost optimization with the heat transfer coefficient α as constant as possible.

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 effectiveness or in the event of a rapid process-related change in the cooling, the water quantity and the air pressure are then controlled in such a way that a higher or lower heat transfer coefficient α than the originally set heat transfer coefficient α is achieved as quickly as possible.

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 used to adjust or regulate individual spray water nozzles or spray water nozzles grouped together in groups of individual areas and/or sub-areas of a common line guide, whereby the air quantity or air pressure is advantageously changed for regulation at a given water quantity. 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:
  • - casting speed
  • - steel qualities
  • - Format dimensions
  • - flow rates
  • - nozzle characteristic curve
  • - valve characteristics
  • - pressure values
  • - temperatures
  • - surface target temperatures
  • - solidification target values
  • - Minimal energy consumption
  • - Utilization of the maximum control range
  • - a specific or maximum 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.
The method of the invention achieves an extended controllability of the heat transfer coefficient for given fixed additional process parameters with a minimization/optimization of the 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 cast strand. In summary, the following advantages can be achieved with the method of the invention:
  • - Improvement of the surface quality of the slab through a targeted or more precise control of the strand solidification 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) across the casting direction (or across the cast product width),
  • - targeted control of the strand solidification (heat dissipation via secondary cooling) to improve the surface and internal quality of the cast product,
  • - Control/setting of a specific process-dependent water/air ratio (pressure or volume/quantity),
  • - Setting a cooling capacity via characteristic curves for water pressure/volume and air pressure/volume,
  • -Setting a cooling capacity through a suitable ratio between water pressure/volume and air pressure/volume so that the spray pattern is optimal,
  • - Adjustment of cooling capacity by suitable ratio between water pressure/volume and air pressure/volume so that the impulse is optimal,
  • - Control of cooling capacity by means of a suitable ratio between water pressure/volume and air pressure/volume in the direction of maximum effectiveness,
  • - Setting a maximum cooling capacity taking into account the given energy provided by existing water pressures/water volumes and/or existing air pressures/air volumes to maximize production,
  • - Setting an optimum cooling capacity taking into account the given media provided (existing water pressures/water volume and/or existing air pressures/air volume) in order to minimise the media consumption when generating air and water pressures or their volumes.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend an in schematischen Zeichnungsfiguren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.Further advantages and details of the invention are explained in more detail below using embodiments shown in schematic drawing figures.

Es zeigen:

  • 1 eine Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Regelkonzepts,
  • 2 ein Regelschema mit einbezogenem Wärmeübergangskoeffizienten α.
They show:
  • 1 a schematic diagram of the control concept according to the invention,
  • 2 a control scheme including the 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 Berechnung 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 The control concept of the invention is shown as a schematic diagram. In the figure on the left, a part of a vertically arranged cast strand 3 is supported by guide rollers 5 arranged laterally at a distance from each other. Between the guide rollers 5 there is a spray water nozzle 1, which sprays conical spray water 2 onto the cast strand surface for cooling. In the right part of the 1 the control concept for an example spray water nozzle 1' is shown. Determined or fixed process parameters 18 and system parameters 19, for example the surface temperature, the product quality and the water/air ratio, are fed into a process computer 4 and converted by this into the required water control value 16 or air control value 17, taking into account the goals to be achieved, for example maximum cooling effect with minimal energy consumption, and after calculating the required heat transfer coefficient α. These values are then used to control the amount of water or air supplied to the spray water nozzle 1' from the existing water supply 6 or air supply 7, regulated 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 regulation is controlled by a water volume flow meter 14 or an air volume flow meter 15 arranged upstream of the water control valve 10 or air control valve 11, respectively, as well as by a water pressure meter 8 or an air pressure meter 9 arranged downstream of the water control valve 10 or air control valve 11, respectively.

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:

  • 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.
In the 2 the control scheme according to the invention based on the heat transfer coefficient α is shown as a diagram. In the diagram, the air pressure 12 in bar is plotted against the water quantity 13 in l/min and the heat transfer coefficient curves α1, α2 and α3 based on a defined nozzle characteristic and applicable to three different operating states are shown. Each possible point on one of the heat transfer coefficient curves, referred to as a control operating point 20, corresponds to a very specific control ratio of water quantity 13 and air pressure 12. The control options resulting from this representation are as follows, where α1 < α2 < α3 applies:
  • The control operating point 20 is shifted in accordance with the shift direction 21 along the heat transfer coefficient curve α1. This corresponds to a control with a constant heat transfer coefficient α, as is carried out, for example, for cost optimization. If a rapid change in the cooling setting is required, the control operating point 20 is shifted in the shift direction 22 to another heat transfer coefficient curve, on which the water quantity 13 and the air pressure 12 are then regulated further in the shift direction 21, with the heat transfer coefficient α now changed but remaining constant.

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 to the task of specifying a variable control system which has as an essential additional component the air portion supplied to the spray water nozzle is achieved by presenting the 2 thus clearly highlighted.

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) Below is a numerical example of a basic setting of spray water nozzles for dual-fluid cooling (water/air) for continuous casting plants: General limit/key values for a dual-fluid nozzle Water pressure setting range: 0.5 ... 12 bar Air volume at the nozzle: 1 ... 20 Nm 3 /h Water quantity: 0.05 ... 40 l/min Air pressure: 0.5 ... 6 bar Heat transfer coefficient (HTC): 0.5 ... 1000 W/(m 2 K) Feed system with sufficient volume or quantity typical network values Water pressure: 14 bear Air pressure: 4 bear Basic setting (related to a specific nozzle) target values Water quantity: 8 l/min Air pressure: 2 bar (at the nozzle) result (actual value) Water pressure: 3.5 bear Air volume: 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 usage). Control approach (the heat transfer coefficient of 150 W/(m 2 K) should be maintained): target values Water quantity: 6 l/min Air pressure: 3 bar (at the nozzle) result (actual value) Water pressure: 3 bear Air volume: 10 Nm 3 /h

Bezugszeichenlistelist of reference symbols

11
Spritzwasserdüsespray nozzle
22
Spritzwassersplashing water
33
Gießstrangcast strand
44
Prozessrechnerprocess computer
55
Führungsrolleleadership role
66
Wasserzuführungwater supply
77
Luftzuführungair supply
88
Wasserdruckmesserwater pressure gauge
99
Luftdruckmesserair pressure gauge
1010
Wasserregelventilwater control valve
1111
Luftregelventilair control valve
1212
Luftdruckair pressure
1313
Wassermengeamount of water
1414
Wasservolumenstrom-Mengenmesserwater volume flow meter
1515
Luftvolumenstrom-Mengenmesserair volume flow meter
1616
Wasserregelwertwater control value
1717
Luftregelwertair control value
1818
Prozessparameterprocess parameters
1919
Anlagenparametersystem parameters
2020
Regel-Arbeitspunktcontrol operating point
2121
Verschieberichtung des Arbeitspunktes bei gleich bleibendem αDirection of displacement of the operating point with constant α
2222
Verschieberichtung des Arbeitspunktes bei unterschiedlichem αDirection of displacement of the operating point at different α
αα
Wärmeübergangskoeffizientheat transfer coefficient

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 (3) leaving the mold with a load-bearing shell of a slab, thin slab, block, billet or pre-profile continuous casting plant, wherein a water-air mixture is applied as spray water (2) by means of spray water nozzles (1) under pressure to the strand surface between the guide rollers (5) of the strand guide, characterized in that the water quantity (13) and the air quantity, the latter as air pressure (12 for a given nozzle characteristic curve), are used as the controlled variable using the heat transfer coefficient (α) determined from process, material and plant data (18, 19). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung der Wassermenge (13) und des Luftdrucks (12) unter Beibehaltung eines Wärmeübergangskoeffizienten (α) durchgeführt wird.procedure according to claim 1 , characterized in that the control of the water quantity (13) and the air pressure (12) is carried out 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.procedure according to claim 2 , characterized in that the control of the water quantity (13) and the air pressure (12) is carried out in such a way that a differently higher or lower heat transfer coefficient (α) is achieved as quickly as possible. 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.procedure according to claim 1 , 2 or 3 , characterized in that the spray water nozzles (1) are controlled separately individually and/or in groups of individual areas and/or sub-areas of a common strand guide. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regelung bei gegebener Wassermenge (13) die Luftmenge bzw. der Luftdruck (12) verändert wird.procedure according to claim 4 , characterized in that for the regulation of a given water quantity (13) the air quantity 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.Procedure according to one or more of the Claims 1 until 5 , characterized in that the water control value (16) determining the water quantity (13) and the air control value (17) determining the air pressure (12) are calculated in a process computer (4) from the process parameters (18) and system parameters (19). 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 - Durchflusswerte - Düsenkennlinie - Ventilkennlinien - Druckwerte - Temperaturen - Oberflächenzieltemperaturen - Erstarrungszielwerte - Minimaler Energieaufwand - Ausnutzung des max. Regelbereiches - eine bestimmte oder max. Kühlleistungprocedure according to claim 6 , characterized in that in addition to the heat transfer coefficient (α) for calculating the control values (16, 17), the following criteria are taken into account, for example: - casting speed - steel qualities - format dimensions - flow values - nozzle characteristics - valve characteristics - pressure values - temperatures - surface target temperatures - solidification target values - minimum energy consumption - utilization of the max. control range - a specific or max. cooling capacity
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